UDP协议（20250303）

1. UDP

UDP:用户数据报协议（User Datagram Protocol），传输层协议之一（UDP，TCP）

2. 特性         

1. 发送数据时不需要建立链接，节省资源开销
2. 不安全不可靠的协议        //一般用在实时性比较高的广播，组播//VNC
3. 面向报文。
4. 资源开销小

3.框架

3.1 C/S模式

有一个专用的客户端  client----server

传输方式：用户主机1--->服务器---->用户主机2

框架设计

• server：socket() ===>bind()===>recvfrom()===>close()
• client：socket() ===>（bind()）===>sendto() ===>close()

3.2 B/S模式

有一个通用的客户端浏览器

browser----server

client：socket() ===>sendto() ===>close()

4. API接口

4.1 socket函数

套接字:通信对象的抽象, 网络通信的端口，一个通信链的句柄。
        int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:
        创建一个用来通信的接口（文件描述符)
参数:
        domain:通信的协议族(AF_INET:IPv4协议族)
type:
        SOCK_DGRAM:数据报套接字    (UDP使用此类型)
        SOCK_STEAM:流式套接字    (TCP使用此类型)
        SOCK_RAW:原始套接字
protocol:
        默认传0 按照协议的默认属性创建
返回值:
        成功返回用来进行通信的文件描述符
        失败返回-1

IPv4地址形式:
        struct sockaddr_in {
           sa_family_t    sin_family; /* AF_INET */
           in_port_t      sin_port;   /* 端口 */
           struct in_addr sin_addr;   /* IP地址 */
       };

       /* Internet address. */
       struct in_addr {
           uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
       };

端口转换：htons函数

地址转换：inet_addr函数

4.2 sendto函数
      ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
        向一个IP地址和端口发送数据信息
        端口号:区分一台主机不同的应用程序(0 - 65535)
参数:
        sockfd:套接字文件描述符
        buf:发送数据空间首地址
        len:发送数据的长度
        flags:发送数据属性(默认为0)
        dest_addr:目的IP地址和端口
        addrlen:目的IP地址和端口的长度
返回值:
        成功返回实际发送字节数
        失败返回-1 

 4.3 htons函数

        主机转网络字节序

• 主机：小端   host
• 网络：大端   network

四种不同的转化函数

1. uint32_t htonl(uint32_t hostlong);          主机转网络
2. uint16_t htons(uint16_t hostshort);         主机转网络
3. uint32_t ntohl(uint32_t netlong);           网络转主机
4. uint16_t ntohs(uint16_t netshort);          网络转主机

        h:host        n:net         l:long         s:short 

4.4 inet_addr函数

        in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能:
        将字符串IP地址转换成二进制IP地址形式

        char *inet_ntoa(struct in_addr in);
功能：
        将二进制ip转换成字符串

4.5 bind
        int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                socklen_t addrlen);
功能:将一个套接字与IP地址和端口号绑定(只能绑定自己的IP地址)
参数:
        sockfd:套接字文件描述符 
        addr:IP地址和端口号结构体首地址
        addrlen:长度
返回值:
        成功返回0
        失败返回-1 

4.6 recvfrom

      ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:
        接收网络发送的数据信息
参数:
        sockfd:套接字文件描述符
        buf:存放数据空间首地址
        len:最大能够接收的数据个数
        flags:属性默认为0
        src_addr:存放发送端IP地址信息的空间首地址
        addrlen:想要接收的数据长度的空间首地址
返回值:
        成功返回实际接收字节数
        失败返回-1 

具有阻塞功能(直到接收到数据,才会继续向下执行)

 5. UDP报文头

        UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节

1. 源端口： 源主机的应用程序使用的端口号
2. 目的端口：目的主机的应用程序使用的端口号 
3. 长度：是指UDP头部和UDP数据的字节长度。因为UDP头 部长度为8字节，所以该字段的最小值为8
4. 差错检测，检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃

 总结

1. 无连接
2. 尽最大努力交付（不安全，不可靠（丢包、乱序））
3. 面向数据报
4. 机制简单，传输效率高

应用场景：要求实时性高，但是允许数据丢失的场合（直播，VNC）