【传输层】UDP知识详解

一，UDP简介

UDP是传输层协议，和TCP协议处于一个分层中，但是与TCP协议不同，UDP协议并不提供超时重传，出错重传等功能，也就是说其是不可靠的协议。

UDP协议是英文UserDatagramProtocol的缩写，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的C/S模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议直接位于IP（网际协议）协议的顶层。

特点：

1）无连接，发送数据之前不需要建立连接。开销和发送之前的时间延迟较短。

2）尽最大努力交付。（可以采取一定策略实现可靠传输）

3）面向报文，UDP对应用程序交付的报文，添加UDP首部后直接交给IP层。不合并，不拆分。

4）没有拥塞控制，网络拥塞不会使源主机发送率降低。

5）UDP支持一对一，一对多，多对一的交互通信

6）UDP首部开销较小，8字节（TCP为20字节、IP为20字节）

二，UDP首部格式

源端口：2字节 = 16bit =0 ~ 65535

目的端口：2字节

长度：2字节 用户数据包的长度（最短为8字节，仅有头部）

检验和：2字节

三，常见问题

1，如果接受方UDP发现收到报文中目的端口不正确（不存在对应端口的应用程序）怎么办？

丢弃该报文，由ICMP发送“端口不可达”差错报文给发送发。

traceroute 工作原理，一种利用ICMP的TTL，另一种利用UDP的端口

四，程序实例

Windows C++ 源码 （开发环境：VS2005 ，Win7）

1）发送端

#include <winsock2.h>
#include <iostream>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

using namespace std;

int main()
{
	SOCKET sock;                   //socket
	char szMsg[] = "this is a UDP test package";//被发送的字段
	
	/*typedef unsigned short  WORD*/
	WORD wVersionRequested;//1.启动SOCKET库，版本为2.0
	WSADATA wsaData;//这个结构被用来存储 被WSAStartup函数调用后返回的 Windows Sockets数据
	int err;	
	wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 );//创建一个被指定变量连接而成的WORD变量。返回一个WORD变量	
	err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData );//Winsock服务的初始化
	if ( err != 0 ) 
	{
		cout<<"Socket2.0初始化失败，Exit!";
		
	}	
	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||	HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 0 ) //判断是否是 2.0版本的socket
	{
		WSACleanup( );
		
	}
	
	//2.创建socket
	sock = socket(   
		AF_INET,           //代表TCP/IP协议族: UDP, TCP, etc
		SOCK_DGRAM,        //SOCK_DGRAM说明是UDP类型，SOCK_STREAM是TCP类型
		0                  //protocol
		);
	
	if (sock == INVALID_SOCKET ) {
		cout<<"Socket 创建失败，Exit!";
		
	}
	
	//3.设置发往的地址
	sockaddr_in addrto;            //发往的地址	
	memset(&addrto,0,sizeof(addrto));
	addrto.sin_family=AF_INET;
	//以127开头的ip，并且客户和服务器在同一个局域网，服务方都可以接收(相当于广播)；
	//指定服务方ip的可以接收
    addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
	
	addrto.sin_port=htons(7861);//端口号必须和服务器绑定的端口号一致
	
	int nlen=sizeof(addrto);
	unsigned int uIndex = 1;
	while(true)
	{
		Sleep(1000);
		//从广播地址发送消息
		if( sendto(sock,szMsg,strlen(szMsg),0,(sockaddr*)&addrto,nlen)== SOCKET_ERROR )
			cout<<WSAGetLastError()<<endl;
		else
			cout<<uIndex++<<":an UDP package is sended."<<endl;
	}
	
	if (!closesocket(sock)) 
	{
		WSAGetLastError();
		
	}
	if (!WSACleanup()) 
	{
		WSAGetLastError();
		
	}	
}

2）接收端

#include <winsock2.h>
#include <iostream>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

using namespace std;
void main(void)
{
	SOCKET sock;
	
	//1.启动SOCKET库，版本为2.0
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;	
	wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 );	
	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) 
	{
		cout<<"Socket2.0初始化失败，Exit!";
		return;
	}	
	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||	HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 0 ) 
	{
		WSACleanup();
		return; 
	}

	//2.创建套接字
	sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if (sock == INVALID_SOCKET )
	{
		cout<<"Socket 创建失败，Exit!";
		return;
	}

	//3.绑定
	sockaddr_in myaddr; //sockaddr_in相当于sockaddr结构
	memset(&myaddr,0,sizeof(myaddr));
	myaddr.sin_family=AF_INET;
	//如果绑定地址不是本机地址或者ADDR_ANY，则recvfrom函数不会正确接收，而是立刻返回
 	myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	//端口号必须和客户发往的端口号一致
	myaddr.sin_port=htons(7861);
 	bind(sock,(sockaddr*)&myaddr,sizeof(myaddr));
	
	int fromlength = sizeof(SOCKADDR);
	char buf[256]="";	
	long number=0;
	while(1)
	{
		
		if(recv(sock,buf,sizeof(buf),0))
		{
			cout<<number<<":"<<buf<<endl;
			number++;
		}
		memset(buf,0,sizeof(buf));
	}

	if (!closesocket(sock)) 
	{
		WSAGetLastError();
		return;
	}
	if (!WSACleanup())
	{
		WSAGetLastError();
		return;
	}
}