UDP¶

1 UDP 协议的特点¶

UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。
UDP 是不可靠的，使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。
UDP 是面向报文的。发送方的 UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付 IP 层。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
UDP 没有拥塞控制，网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。
UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
UDP 的首部开销小，只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节的首部要短。

2 TCP 和 UDP 区别¶

连接方式：TCP 是面向连接的协议，而 UDP 是无连接的协议。
可靠性：TCP 提供可靠的数据传输，保证数据不丢失、不重复、按顺序到达；而 UDP 不保证数据传输的可靠性。
速度：UDP 比 TCP 快，因为它没有 TCP 那么多的机制来保证数据传输的可靠性。
适用范围：TCP 适用于对数据传输可靠性要求较高的场景，如文件传输、电子邮件等；而 UDP 适用于对数据传输速度要求较高的场景，如视频、音频等。

3 UDP 服务器需要考虑的问题¶

丢包：UDP 是无连接的，不保证数据传输的可靠性，因此在传输过程中可能会出现数据包丢失的情况。
数据包乱序：由于 UDP 是无连接的，数据包在传输过程中可能会乱序，这就需要接收端进行排序。
数据包重复：由于 UDP 是无连接的，数据包在传输过程中可能会重复，这就需要接收端进行去重。
网络拥塞：当网络拥塞时，UDP 数据包可能会被丢弃或延迟，这就需要服务器端进行相应的处理。

为了解决这些问题，我们可以使用一些技术手段，例如：

使用校验和来检测数据包是否损坏。
使用序号来标识数据包的顺序。
使用超时重传机制来保证数据传输的可靠性。
使用流量控制和拥塞控制来避免网络拥塞。

4 示例¶

服务端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int serv_sock;
    char message[BUF_SIZE];
    int str_len;

    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t clnt_adr_sz;

    if(argc!=2) {
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(serv_sock==-1)
        error_handling("UDP socket creation error");

    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family=AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
        error_handling("bind() error");

    while(1)
    {
        clnt_adr_sz=sizeof(clnt_adr);
        str_len=recvfrom(serv_sock, message, BUF_SIZE, 0,
                         (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
        sendto(serv_sock, message, str_len, 0,
               (struct sockaddr*)&clnt_adr, clnt_adr_sz);
        printf("Message from client: %s", message);
    }

    close(serv_sock);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

客户端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock;
    char message[BUF_SIZE];
    int str_len;

    struct sockaddr_in serv_adr;

    if(argc!=3) {
        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sock==-1)
        error_handling("UDP socket creation error");

    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family=AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));

    while(1) {
        fputs("Insert message(q to quit): ", stdout);
        fgets(message, sizeof(message), stdin);
        if(!strcmp(message,"q\n") || !strcmp(message,"Q\n"))
            break;

        sendto(sock, message, strlen(message), 0,
               (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr));
        str_len=recvfrom(sock, message, BUF_SIZE-1, 0, NULL ,0);
        message[str_len]=0;
        printf("Message from server: %s", message);
    }

    close(sock);

    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}