目錄
- 前言
- 5. UDP 網絡程式設計
- 5.1 UDP 的工作原理
- 5.2 UDP 的高效性
- 5.3 實作 UDP 服務端/用戶端
- 5.3.1 概念
- 5.3.2 UDP 的資料 I/O 函數
- 5.3.3 UDP 用戶端位址配置設定
- 5.4 UDP 的資料傳輸特性
- 5.5 UDP 調用 connect 函數
- 參考
前言
說明：
- demo 基于 Linux。
5. UDP 網絡程式設計
UDP 是無連接配接的，不需要建立連接配接。
5.1 UDP 的工作原理
參考圖：
主機B的資料包中包含目的主機的IP+端口号。
其中IP是把資料的目的主機位址，端口号是目的主機對用的程式。
路由器小知識：
- IP：主機位址。如目的IP，每個路由器都會檢查IP，若在本地，就往本地端口轉發，若不在，就往外端口發。（在轉發過程中是不會變的）
- MAC：裝置位址。目的MAC，下一個實體連接配接的裝置位址。（在轉發過程中可能會變，因為參考的是下一個，而不是最終目的）
5.2 UDP 的高效性
UDP 不需要建立連接配接和響應校驗，實時性比 TCP 高。
一般用在網絡實時傳遞的視訊或者音頻中，因為丢失部分資料也不會影響太大。
5.3 實作 UDP 服務端/用戶端
5.3.1 概念
UDP 伺服器和用戶端均隻需一個套接字：
- TCP 中，套接字之間應該是一對一的關系。
- UDP 中，不管是伺服器端還是用戶端都隻需要 1 個套接字，就可以任意傳輸。
如圖：
5.3.2 UDP 的資料 I/O 函數
/*
sock: 用于傳輸資料的 UDP 套接字
buff: 儲存待傳輸資料的緩沖位址值
nbytes: 待傳輸的資料長度，以位元組為機關
flags: 可選項參數，若沒有則傳遞 0
to: 存有目标位址的 sockaddr 結構體變量的位址值
addrlen: 傳遞給參數 to 的位址值結構體變量長度
成功時傳回傳輸的位元組數，失敗時傳回 -1
*/
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sock, void *buff, size_t nbytes, int flags,
struct sockaddr *to, socklen_t addrlen);
/*
sock: 用于傳輸資料的 UDP 套接字
buff: 儲存待傳輸資料的緩沖位址值
nbytes: 待傳輸的資料長度，以位元組為機關
flags: 可選項參數，若沒有則傳遞 0
from: 存有發送端位址資訊的 sockaddr 結構體變量的位址值
addrlen: 儲存參數 from 的結構體變量長度的變量位址值。
成功時傳回傳輸的位元組數，失敗時傳回 -1
*/
#include <sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int sock, void *buff, size_t nbytes, int flags,
struct sockaddr *from, socklen_t *addrlen);
5.3.3 UDP 用戶端位址配置設定
TCP 中用戶端位址可以設定也可以系統配置設定，（TCP connect() 函數自動完成配置設定IP&端口号），建立連接配接後就固定使用。
UDP 中用戶端中調用 sendto() 函數時自動配置設定 IP 和 端口号，首次調用才配置設定，配置設定後使用直至程式結束（有興趣可以看看UDP打洞技術）。
也可以在調用 sendto() 函數前使用 bind() 函數綁定本機 IP。
5.4 UDP 的資料傳輸特性
TCP 是流式的資料傳輸，消息沒有邊界，需要應用層自己去定義消息邊界。
UDP 是資料報傳輸，是以協定保證了一次隻能接收一個資料報。
個人表達：資料邊界意思是，資料會不會自動分割，比如兩個結構體連續存在一段記憶體中，那是有邊界的，結構體把其分割了。若把其資料拷貝到數組裡面，那是無邊界的，因為分不清從哪裡才是分割線。
是以UDP中本端發 N 次到對端，對端就得收 N 次。
5.5 UDP 調用 connect 函數
UDP套接字分：
- 未連接配接（unconnected）UDP 套接字。
- 已連接配接（connect）UDP 套接字。
了解下 sendto() 函數傳輸資料過程：
- 第 1 階段：向 UDP 套接字注冊目标 IP 和端口号。
- 第 2 階段：傳輸資料。
- 第 3 階段：删除 UDP 套接字中注冊的目标位址資訊。
其實需要頻繁發送，那第一階段和第三階段是重複多餘的，是以可以使用 已連接配接（connect）UDP 套接字。
建立已連接配接 UDP 套接字：
- 注意：這裡的已連接配接并不是與對端建立連接配接，而是綁定目标端口到 UDP socket 中，後面調用 sendto() 就不用執行①、③步了。
sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
memset(&adr, 0, sizeof(adr));
adr.sin_family = AF_INET;
adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
connect(sock, (struct sockaddr *)&adr, sizeof(adr));
小知識：
- UDP 是可以使用 bind() 函數的，主要是配置本地IP和端口号。若不适用，則由系統随機配置設定。
- UDP 是可以使用 connect() 函數的，主要是配置遠端IP和端口号。若不使用，則每次調用 sendto() 函數時都要設定、删除遠端IP和端口号，耗時。