概述

UDP 是 User Datagram Protocol 的简称，中文名是用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议，在网络中用于处理数据包，是一种无连接的协议。UDP 不提供可靠性的传输，它只是把应用程序传给 IP 层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于 UDP 在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。

UDP 有如下的特点：

1）邮件系统服务模式的抽象（可通过邮件模型来进行对比）
2）每个分组都携带完整的目的地址
3）发送数据之前不需要建立链接
4）不对数据包的顺序进行检查，不能保证分组的先后顺序
5）不进行分组出错的恢复和重传
6）不保证数据传输的可靠性

在网络质量令人十分不满意的环境下，UDP 协议数据包丢失会比较严重。但是由于 UDP 的特性：它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用 UDP 较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。比如我们聊天用的 ICQ 和 QQ 就是使用的 UDP 协议。

UDP 编程的 C/S 架构

UDP 客户端程序

对比于写信模型，客户端相当于寄信人，要想成功给人寄信，信封上必须写上对方的地址。

ssize_t sendto( int sockfd，

const void *buf,
size_t nbytes,
int flags,
const struct sockaddr *to,
socklen_t addrlen );

功能：

向 to 结构体指针中指定的 ip，发送 UDP 数据，可以发送 0 长度的 UDP 数据包

参数：

sockfd：套接字
buf：发送数据缓冲区
nbytes：发送数据缓冲区的大小
flags：一般为 0
to：指向目的主机地址结构体的指针
addrlen：to 所指向内容的长度

返回值：

成功：发送数据的长度
失败： -1

这里通过 Windows 的网络调试助手和虚拟机中的 ubuntu 客户端程序进行通信，网络调试助手下载请点此处。

Windows 的网络调试助手作为服务器，接收客户端的请求，调试助手配置如下：

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对于 UDP客户端编程流程，有点类似于写信过程：找个邮政工作人员（ socket() ）->信封上写上地址同时里面装上信件内容并且投递（sendto() ）-> ……还可以继续写信，或者，接收对方的回信（recvfrom() ）……-> 打完收工(close() )。

虚拟机中 ubuntu 的 UDP 客户端程序：


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
  unsigned short port = 8080;    //服务器端口
   char *server_ip = "10.221.20.10";    //服务器ip地址
 
    if( argc > 1 )    // main函数传参，服务器ip地址
   {   
        server_ip = argv[1];
   }
   
    if( argc > 2 )    // main函数传参，服务器端口
 {
       port = atoi(argv[2]);
  }
 
  int sockfd;
   sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);   //创建UDP套接字
    if(sockfd < 0)
    {
       perror("socket");
      exit(-1);
   }
   
    // 套接字地址
  struct sockaddr_in dest_addr;
 bzero(&dest_addr, sizeof(dest_addr)); // 清空内容
   dest_addr.sin_family = AF_INET;     // ipv4
   dest_addr.sin_port   = htons(port); // 端口转换
   inet_pton(AF_INET, server_ip, &dest_addr.sin_addr); // ip地址转换
 
    printf("send data to UDP server %s:%d!\n", server_ip, port);
    
    while(1)
 {
       char send_buf[512] = "";
        fgets(send_buf, sizeof(send_buf), stdin);//获取输入
      send_buf[strlen(send_buf)-1] = ‘\0‘;
       //发送数据
        int len = sendto(sockfd, send_buf, strlen(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
       printf("len = %d\n", len);
  }
   
    close(sockfd);
  return 0;
}

运行结果如下：

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UDP 客户端注意点：

1）本地IP、本地端口（我是谁）
2）目的IP、目的端口（发给谁）
3）在客户端的代码中，我们只设置了目的IP、目的端口
4）客户端的本地 ip、本地 port 是我们调用 sendto 的时候 linux 系统底层自动给客户端分配的；分配端口的方式为随机分配，即每次运行系统给的 port 不一样。

UDP 服务器程序

UDP网络程序想要收取数据需什么条件？

1）确定的 ip 地址
2）确定的端口（port）

这正如，我要收到别人寄过来的信，我必须告诉别人我的地址（ip），同时告诉别人我我的公寓信箱号（端口）。

接收端使用 bind() 函数，来完成地址结构与 socket 套接字的绑定，这样 ip、port 就固定了，发送端在 sendto 函数中指定接收端的 ip、port，就可以发送数据了。

需要头文件：#include <sys/socket.h>

int bind( int sockfd,

const struct sockaddr *myaddr，
socklen_t addrlen );

功能：

将本地协议地址与 sockfd 绑定，这样 ip、port 就固定了

参数：

sockfd：socket 套接字
myaddr：指向特定协议的地址结构指针
addrlen：该地址结构的长度

返回值：

成功：返回 0
失败：-1

使用实例如下：


// 本地网络地址
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));   // 清空结构体内容
my_addr.sin_family = AF_INET;    // ipv4
my_addr.sin_port   = htons(port);   // 端口转换
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 绑定网卡所有ip地址，INADDR_ANY为通配地址，值为0
 
printf("Binding server to port %d\n", port);
int err_log;
err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); // 绑定
if(err_log != 0)
{
  perror("bind");
    close(sockfd);      
    exit(-1);
}

绑定端口有些需要注意的问题，请看《绑定( bind )端口需要注意的问题》。

ssize_t recvfrom( int sockfd,

void *buf,
size_t nbytes,
int flags,
struct sockaddr *from,
socklen_t *addrlen );

功能：

接收 UDP 数据，并将源地址信息保存在 from 指向的结构中，默认的情况下，如果没有接收到数据，这个函数会阻塞，直到有数据到来。

参数：

sockfd:套接字
buf：接收数据缓冲区
nbytes:接收数据缓冲区的大小
flags：套接字标志（常为 0）
from：源地址结构体指针，用来保存数据的来源
addrlen：from 所指内容的长度

返回值：

成功：接收到的长度
失败： -1

对于 UDP 服务器编程流程，有点类似于收信过程：找个邮政工作人员（ socket() ） -> 确定信箱的位置：地址+信箱号（bind() ）-> 等待对方的来信（ recvfrom() ）-> ……还可以回信(write() )，或者，继续等待对方的来信……

ubuntu 中的服务器程序如下：


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
  unsigned short port = 8000;        // 本地端口
   if(argc > 1)
  {
       port = atoi(argv[1]);
  }
 
  int sockfd;
   sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);   // 创建套接字
  if(sockfd < 0)
    {
       perror("socket");
      exit(-1);
   }
   
    // 本地网络地址
 struct sockaddr_in my_addr;
   bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空结构体内容
    my_addr.sin_family = AF_INET;   // ipv4
   my_addr.sin_port   = htons(port);   // 端口转换
   my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 绑定网卡所有ip地址，INADDR_ANY为通配地址，值为0
    
    printf("Binding server to port %d\n", port);
    int err_log;
  err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); // 绑定
  if(err_log != 0)
 {
       perror("bind");
        close(sockfd);      
        exit(-1);
   }
   
    printf("receive data...\n");
    while(1)
 {
       int recv_len;
     char recv_buf[512] = "";
        struct sockaddr_in client_addr;
       char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16
     socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); 
       
        // 接受数据
       recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
        inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
     printf("\nip:%s ,port:%d\n",cli_ip, ntohs(client_addr.sin_port));
       printf("data(%d):%s\n",recv_len,recv_buf);
  }
   
    close(sockfd);
  return 0;
}

Windows 的网络调试助手作为客户端，给 ubuntu 中的服务器发送数据，调试助手配置如下：

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运行结果如下：

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示例代码下载请点此处。

【转载】5.Linux 网络编程——UDP编程

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