网络编程——UDP编程

前言

UDP是User Datagram Protocol的缩写，直译为用户数据报协议。

UDP是不可靠传输协议，没有连接和应答机制，导致UDP在发送数据时，根本不清楚通信线路的连通状态，所以UDP传输数据时，无法保证数据一定能发送给对方。

每次传输数据时，必须指定对方的IP和端口。对于UDP来说，UDP协议没有建立连接特性，所以UDP协议没有自动记录对方IP和端口的特点，因此每次发送数据时，应用程序必须亲自指定对方的IP和端口，只有这样才能将数据发送给对方。

UDP使用场景

对于数据量很大但是允许数据丢失的数据来说，可以使用UDP通信。比如像视频、音频等这类数据，尽管数据量很大，但是就算数据有所丢的话，对通信质量不会有太大影响，此时就可以使用UDP来传输。当然，我们在开发项目时，如果有现成的调用UDP的应用层协议，我们可以直接这些应用层协议，这些协议代码是可以到网上下载或者购买的，否者我们就自己亲自调用UDP来实现。比如我们在开发与视频监控相关的网络程序时（主要时客户端），往往会使用RSTP或者RTP应用层协议来传输监控视频数据，RSTP和RTP底层实际上使用的就是UDP协议。

UDP的编程模型

UDP通信双方要做的事情一摸一样的，所以对于UDP通信的双方来说，不需要区分谁是服务器端、谁是客户端，通信双方的身份完全是对等的，所以UDP通信也被称为对等通信，或者叫“点对点”通信。

编写UDP程序流程

第1步：调用socket创建套接字文件

int socket(int domain, int type, int protocol);

第2步：bind绑定固定的ip和端口

如果只是使用UDP发送数据，可以不绑定固定的ip和端口，如果要接收数据的话，必须绑定固定的ip和端口。

疑问：为什么UDP接收数据时需要bind 固定的ip和端口？

如果不绑定，每次使用的都是自动设置的ip和端口，自动设置的话，ip和端口就是不定的，如果每次都是变化的，发送数据端在指定IP和端口时就不知所应该写什么了。所以如果要接收数据，就必须绑定固定的IP和端口。

第3步：调用sendto和recvfrom函数，发送和接收数据

疑问：为什么没有listen和accept？

UDP没有连接的过程，listen和accept是TCP连接时才会用到函数，既然UDP没有连接，自然也就用不到了。

sendto

原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能

发送数据，当后两个参数为NULL和0时，功能等价于send，send专门用于TCP这种面向连接的通信，但对于像UDP这种非连接的通信，必须使用sendto，因为此时必须使用最后两个参数。

参数

sockfd：socket返回的套接字描述符，对于UDP来说，套接字描述符直接用于通信。

buf：存放数据的应用缓存

len：应用缓存的大小。

flags：一般写0，表示阻塞发送数据。其它常用的选项与send的flags一样。

dest_addr：填写目标ip和端口

对于UDP来说，UDP没有连接的过程，所以没有自动记录对方的ip和端口，所以每次发送数据的时候，都需要指定对方的ip和端口。

addelen：dest_addr的大小

返回值

成功返回发送的字节数，失败返回-1，errno被设置

recvfrom

原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

功能

接收数据，最后两个参数与NULL和NULL时，功能与recv功能相同。UDP通信时，常使用的是recvfrom函数，因为需要用到后两个参数。

参数

sockfd：socket返回的套接字文件描述符

buf：应用缓存，用于存放接收到的数据

len：buf的大小

flags：一般写0，表示阻塞接收数据。其它的常用设置同recv函数

src_addr：用于保存“数据发送方”的ip和端口，以便“接收方”回答对方。

如果是局域网通信，ip就是局域网ip，如果是广域网通信，ip就是对方的所在路由器的公网ip。

如果不需要回答对方数据的话，可以不用保存对方的ip和端口，这时recvfrom的最后两个参数写NULL，此时与recv函数的功能完全等价。

addrlen：src_addr的大小

返回值

成功返回接收到的字节数，失败返回-1，ernno被设置

UDP因为没有“连接和应答”这种确认机制，所以UDP是不可靠通信，不过我们自己可以在应用层加入确认机制，以弥补UDP的补足。比如每次使用UDP通信发送数据给对方后，对方必须回答，如果对方没有回答或者回答数据有错，发送方就重发，以此保证UDP的通信的可靠性，这就是通过应用程序来弥补UDP的不可靠性。