南京网站开发南京乐识优,已经有了网站怎么做推广,青岛网站营销推广,盐城网站建设制作工作室一.理解UDP #xff08;一#xff09;UDP套接字的特点
UDP套接字具有以下特点#xff1a; 无连接性#xff1a;UDP是一种无连接的协议#xff0c;这意味着在发送数据之前#xff0c;不需要在发送方和接收方之间建立连接。每个UDP数据包都是独立的#xff0c;它们可以独…一.理解UDP 一UDP套接字的特点
UDP套接字具有以下特点 无连接性UDP是一种无连接的协议这意味着在发送数据之前不需要在发送方和接收方之间建立连接。每个UDP数据包都是独立的它们可以独立地发送和接收而不需要维护连接状态。 不可靠性UDP是一种不可靠的协议这意味着它不提供数据传输的可靠性保证。UDP数据包在发送过程中可能会丢失、重复、乱序或损坏而UDP协议本身不提供任何机制来检测和纠正这些问题。因此应用程序需要自行处理这些问题。 高效性由于UDP不需要建立连接和维护连接状态它的开销比TCP更小传输效率更高。UDP适用于那些对实时性要求较高但对数据可靠性要求相对较低的应用场景如音频和视频流传输。 面向数据报UDP是一种面向数据报的协议每个UDP数据包都是一个独立的数据报具有固定的大小。UDP数据包的大小限制为64KB超过这个大小的数据需要进行分片和重新组装。 支持多播和广播UDP支持多播和广播功能可以将数据同时发送给多个接收方。多播是一种一对多的通信方式广播是一种一对所有的通信方式。 总的来说UDP套接字具有无连接性、不可靠性、高效性、面向数据报和支持多播和广播等特点。它适用于那些对实时性要求较高但对数据可靠性要求相对较低的应用场景。
二UDP内部工作原理
UDP的内部工作原理如下 创建套接字在UDP通信之前需要创建UDP套接字。套接字是一个网络通信的端点用于发送和接收数据。通过调用操作系统提供的套接字API可以创建一个UDP套接字。 绑定端口在创建UDP套接字后需要将套接字绑定到一个特定的端口上。这样其他应用程序就可以通过指定该端口来与UDP套接字进行通信。 发送数据要发送数据应用程序将数据写入UDP套接字的发送缓冲区。操作系统将从发送缓冲区中获取数据并将其封装成UDP数据包。然后操作系统将UDP数据包发送到目标IP地址和端口。 接收数据要接收数据应用程序需要监听UDP套接字。当有UDP数据包到达时操作系统将从网络中接收数据包并将其放入UDP套接字的接收缓冲区。应用程序可以从接收缓冲区中读取数据。 处理数据应用程序可以从接收缓冲区中读取数据并对数据进行处理。由于UDP是无连接的协议每个UDP数据包都是独立的应用程序需要自行处理数据包的顺序、丢失、重复和损坏等问题。 关闭套接字当UDP通信结束时应用程序可以关闭UDP套接字释放相关资源。 总的来说UDP的内部工作原理涉及创建套接字、绑定端口、发送数据、接收数据和处理数据等步骤。UDP是一种简单的协议不提供连接状态维护和可靠性保证但具有较低的开销和较高的传输效率。
三UDP的高效使用
要高效使用UDP可以考虑以下几点 数据包大小UDP数据包的大小限制为64KB超过这个大小的数据需要进行分片和重新组装。为了提高传输效率可以尽量减小数据包的大小避免数据分片和重新组装的开销。 数据压缩对于需要传输的数据可以考虑使用数据压缩算法进行压缩减小数据包的大小。常见的数据压缩算法包括gzip、zlib等。 并发处理UDP是无连接的协议每个UDP数据包都是独立的。为了提高处理效率可以使用多线程或多进程的方式并发处理接收到的UDP数据包。 丢包处理由于UDP是不可靠的协议数据包在传输过程中可能会丢失。为了提高可靠性可以在应用层实现丢包检测和重传机制。例如可以使用序列号和确认应答的方式来检测丢包并进行重传。 超时设置为了避免数据包长时间滞留在网络中可以设置合适的超时时间。如果在超时时间内没有收到对应的确认应答可以进行重传。 流量控制为了避免发送方发送过多的数据导致接收方无法及时处理可以实现流量控制机制。例如可以使用滑动窗口的方式控制发送方的发送速率。 多播和广播UDP支持多播和广播功能可以将数据同时发送给多个接收方。通过合理使用多播和广播可以提高数据传输的效率。 总的来说要高效使用UDP可以考虑数据包大小、数据压缩、并发处理、丢包处理、超时设置、流量控制和多播/广播等方面的优化策略。根据具体的应用场景和需求可以选择适合的优化方法。 二.实现基于UDP的服务器端/客户端
1.UDP中的服务器端和客户端没有连接
2.UDP服务器端和客户端均只需一个套接字
3.基于UDP的数据I/O函数
基于UDP的数据I/O函数通常使用以下两个函数
1.sendto()该函数用于向指定的目标地址发送UDP数据包。它的函数原型如下
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);参数说明
sockfdUDP套接字的文件描述符。buf要发送的数据的指针。len要发送的数据的字节数。flags发送标志通常设置为0。dest_addr目标地址的结构体指针包括IP地址和端口号。addrlen目标地址结构体的长度。 该函数将指定的数据发送到目标地址。如果发送成功返回发送的字节数如果发送失败返回-1并设置相应的错误码。 2.recvfrom()该函数用于从指定的源地址接收UDP数据包。它的函数原型如下
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);参数说明
sockfdUDP套接字的文件描述符。buf接收数据的缓冲区指针。len接收数据的最大字节数。flags接收标志通常设置为0。src_addr源地址的结构体指针用于存储发送方的IP地址和端口号。addrlen源地址结构体的长度。 该函数从指定的UDP套接字接收数据并将数据存储到指定的缓冲区中。如果接收成功返回接收的字节数如果接收失败返回-1并设置相应的错误码。 4.基于UDP的回声服务器端/客户端
uecho_server.cpp
#include iostream
#include cstring
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.h#define BUFFER_SIZE 1024int main() {// 创建UDP套接字int server_socket socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 绑定服务器地址和端口struct sockaddr_in server_address{};server_address.sin_family AF_INET;server_address.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);server_address.sin_port htons(8888);bind(server_socket, (struct sockaddr*)server_address, sizeof(server_address));std::cout 服务器已启动等待客户端连接... std::endl;while (true) {// 接收数据char buffer[BUFFER_SIZE];struct sockaddr_in client_address{};socklen_t client_address_length sizeof(client_address);ssize_t received_bytes recvfrom(server_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr*)client_address, client_address_length);buffer[received_bytes] \0;std::cout 接收到来自客户端 inet_ntoa(client_address.sin_addr) 的数据 buffer std::endl;// 发送数据回客户端sendto(server_socket, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)client_address, client_address_length);}return 0;
}uecho_client.cpp
#include iostream
#include cstring
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.h#define BUFFER_SIZE 1024int main() {// 创建UDP套接字int client_socket socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 服务器地址和端口struct sockaddr_in server_address{};server_address.sin_family AF_INET;server_address.sin_addr.s_addr inet_addr(127.0.0.1);server_address.sin_port htons(8888);while (true) {// 输入要发送的数据char message[BUFFER_SIZE];std::cout 请输入要发送的数据;std::cin.getline(message, BUFFER_SIZE);// 发送数据到服务器sendto(client_socket, message, strlen(message), 0, (struct sockaddr*)server_address, sizeof(server_address));// 接收服务器返回的数据char buffer[BUFFER_SIZE];socklen_t server_address_length sizeof(server_address);ssize_t received_bytes recvfrom(client_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr*)server_address, server_address_length);buffer[received_bytes] \0;std::cout 接收到服务器返回的数据 buffer std::endl;}return 0;
}5.UDP的数据传输特性和调用connect函数 UDP存在数据边界所以调用几次 sendto 函数去发送就调用几次 recvfrom 函数去接收。
1已连接connectedUDP套接字和未连接unconnectedUDP套接字 sendto 函数的传输阶段 向UDP套接字注册目标IP和端口号 传输数据 删除UDP套接字中注册的目标地址信息 UDP套接字默认属于未连接套接字。但在对同一主机进行通信时过多的增删套接字中目标地址信息很明显显得多余。所以将UDP套接字变成已连接套接字会提高效率。 三.总结
1.UDP为什么比TCP速度快为什么TCP数据传输可靠而UDP数据传输不可靠 UDP和TCP不同不进行流量控制。由于该控制涉及到套接字的连接和结束以及整个数据收发过程因此TCP传输的数据是可以信赖的。相反UDP不进行这种控制因此无法信任数据的传输但正因UDP不进行流量传输所以比TCP更快。 2.UDP数据包向对方主机的UDP套接字传递过程中IP和UDP分别负责哪些部分
IP负责链路选择。UDP负责端到端的传输 3.UDP一般比TCP快但更具交换数据的特点其差异可大可小。请说明何种情况下UDP的性能优于TCP
UDP和TCP不同不经过连接以及断开SOCKET的过程。因此在频繁的连接及断开的情况下UDP的数据收发能力会凸显出更好的性能。 4.客户端TCP套接字调用connect函数时自动分配IP和端口号。UDP不调用bind函数那什么时候分配IP和端口号
首次调用sendto函数时发现未分配信息则给对应的套接字自动分配IP和端口号。 5.TCP客户端必须调用connect函数而UDP中可以选择性调用。请问在UDP中调用connect函数有哪些好处
每当以UDP套接字为对象调用connect函数时都要经过以下过程
第一阶段为目标UDP注册端口和IP
第二阶段数据传输
第三阶段删除UDP注册的IP和端口信息
其中只要调用connect函数就可以忽略每次传输数据时反复进行的第一阶段和第三阶段。然而每次调用connect函数并不意味着经过连接过程只是将IP地址和端口号指定在UDP的发送对象上。这样connect函数使用后还可以使用write、read函数进行数据处理而不必使用sendto、recvfrom函数。 6.收发的信息打印在控制台。
uecho_server.cpp
/********************************uchar_server.cpp***********************************/
#include iostream
#include cstring
#include cstdlib
#include unistd.h
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.h#define BUF_SIZE 30void error_handling(const char *message);int main(int argc, char *argv[])
{int serv_sock;char message[BUF_SIZE];int str_len;socklen_t clnt_adr_sz;struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;if(argc ! 2){std::cout Usage : argv[0] port std::endl;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);clnt_adr_sz sizeof(clnt_adr);while(1) {str_len recvfrom(serv_sock, message, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr*)clnt_adr, clnt_adr_sz);message[str_len] 0;std::cout Message from client: messagestd::endl;std::cout Insert message(q to quit): ;std::cin.getline(message, sizeof(message));if(!strcmp(message,q) || !strcmp(message,Q)) break;sendto(serv_sock, message, strlen(message), 0, (struct sockaddr*)clnt_adr, clnt_adr_sz);} close(serv_sock);return 0;
}void error_handling(const char *message)
{std::cerr message std::endl;exit(1);
}uecho_client.cpp
/********************************uchar_client.cpp***********************************/
#include iostream
#include cstring
#include cstdlib
#include unistd.h
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.h#define BUF_SIZE 30void error_handling(const char *message);int main(int argc, char *argv[])
{int sock;char message[BUF_SIZE];int str_len;socklen_t adr_sz;struct sockaddr_in serv_adr, from_adr;if(argc ! 3){std::cout Usage : argv[0] IP port std::endl;exit(1);}sock socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(sock -1)error_handling(socket() 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){std::cout Insert message(q to quit): ;std::cin.getline(message, sizeof(message)); if(!strcmp(message,q) || !strcmp(message,Q)) break;sendto(sock, message, strlen(message), 0, (struct sockaddr*)serv_adr, sizeof(serv_adr));adr_sz sizeof(from_adr);str_len recvfrom(sock, message, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr*)from_adr, adr_sz);message[str_len] 0;std::cout Message from server: messagestd::endl;} close(sock);return 0;
}void error_handling(const char *message)
{std::cerr message std::endl;exit(1);
}存在问题
1.在输入数据的过程中如果时间间隔稍微长一点就无法完整的传输数据2.无法确定是否结束传输
