UDP协议（User Datagram Protocol）

来源：互联网发布：会计从业资格软件编辑：程序博客网时间：2024/04/26 22:21

UDP协议（User Datagram Protocol），即用户数据报协议，是定义用来在互连网络环境中提供包交换的计算机通信的协议。它是Internet上广泛采用的通信协议之一。UDP协议直接位于IP协议的顶层，属于传输层协议，它提供向另一用户程序发送信息的最简便的协议机制。

与TCP协议不同，UDP协议是一个无连接协议，发送端和接收端不建立连接；UDP协议不提供数据传送的保证机制，可以说它是一种不可靠的传输协议；UDP协议也不能确保数据的发送和接收顺序，实际上，这种乱序性很少出现，通常只是在网络非常拥挤的情况下才可能发生。

既然UDP协议有着如此多的缺点，那么它存在的意义何在？其实正是由于UDP协议的这些缺点，才使得它具有许多TCP协议所望尘莫及的优势。TCP协议植入的各种安全保障功能加大了执行过程中的系统开销，使速度受到严重的影响；而UDP不提供信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大地提高了执行速度。UDP协议执行速度快，适合视频、音频、文件等大规模数据的网络传输。

尽管UDP协议与TCP协议存在着巨大的差异，但程序设计的基本步骤还是差不多的。为了不再重复我在《WinSock API网络编程——TCP/IP协议》一文中的内容，这里将主要介绍UDP协议与TCP协议在程序设计上的不同之处。如果你是初学者，并且在阅读本文的时候还未阅读上文，那么建议你先看一下。

UDP协议不存在TCP协议中的服务端和客户端之分，相对于TCP协议的C/S模型，UDP协议的通信模型更为对称。在UDP协议网络通信中，根据功能的不同，可以划分为发送端和接收端，但这种划分是一种动态的划分，而不是绝对的，同一个套接字在某一时刻发送数据，那么就是发送端，而在另一时刻接收数据，那么就是接受端。也就是说，同一套接字既可以是发送端也可以是接收端。

另外，前面提到了UDP协议是一个无连接协议，这就是说，我们在编写基于UDP协议的网络通信程序时，不需要监听端口、请求连接、接受连接请求和断开连接。

UDP协议的对称性和无连接特性就决定了实现基于UDP协议的网络通信比实现基于TCP协议的网络通信在程序设计上要简单得多。但是，在实际应用中，由于UDP协议的不可靠性和无序性，往往需要由上层应用来完成安全和排序等功能。

以下将给出利用WinSock API实现基于UDP协议的网络编程的具体步骤和源代码。

(1) 初始化通信端口。可以在程序向导中添加Windows Sockets支持，或者直接添加代码：

#include <afxsock.h>
if (!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("Windows 通信端口初始化失败！");
}

(2) 初始化Windows Sockets DLL。目前Winsock有两个版本，版本号分别为1.1和2.2，对应参数为0x101和0x202。

WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &wsaData) != 0)
{
AfxMessageBox("加载Windows Sockets DLL失败！");
WSACleanup();
}

(3) 创建流式套接字。请注意socket()函数的第二个参数相对于ICP协议有什么变化。

套接字族： AF_UNIX： UNIX内部协议族 AF_INET： Iternet协议 AF_NS： XeroxNs协议 AF_IMPLINK： IMP链接层

套接字类型:

SOCK_STREAM：

流式套接字

SOCK_DGRAM：

数据报套接字

SOCK_RAW：

原始套接字

SOCK_SEQPACKET：

定序分组套接字

SOCKET m_Socket;
m_Socket = INVALID_SOCKET;
if ((m_Socket=socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0))== INVALID_SOCKET)
{
AfxMessageBox("创建套接字失败！");
}

(4) 服务端绑定端口。端口号范围：1024到65535，低于1024的端口对应着因特网上的一些常见服务。

struct sockaddr {
u_short sa_family; // 地址族地址族 address family
address family char sa_data[14]; // 14字节的协议地址 up to 14 bytes of direct address
};
typedef struct sockaddr SOCKADDR;
typedef struct sockaddr *PSOCKADDR;
typedef struct sockaddr FAR *LPSOCKADDR;

struct sockaddr_in {
    short sin_family;        // 地址族
    u_short sin_port;        // 端口号
    struct in_addr sin_addr; // IP地址
    char sin_zero[8];        // 填充0
};
typedef struct sockaddr_in SOCKADDR_IN;
typedef struct sockaddr_in *PSOCKADDR_IN;
typedef struct sockaddr_in FAR *LPSOCKADDR_IN;

字节顺序转换函数：
    htons()："Host to Network Short"
    htonl()："Host to Network long"
    ntohs()："Network to Host Short"
    ntohl()："Network to Host Long"

SOCKADDR_IN m_saAddr;
u_short     m_nPort = 20049;                // 端口号
ZeroMemory(&m_saAddr, sizeof(m_saAddr));
m_saAddr.sin_family      = AF_INET;
m_saAddr.sin_port        = htons(m_nPort); // 如果此值为0，系统将随机选择一个未被使用的端口号
m_saAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;      // 填入本机IP地址
if (bind(m_Socket, (LPSOCKADDR) &m_saAddr, sizeof(m_saAddr)) == SOCKET_ERROR)
{
    AfxMessageBox("绑定端口失败！");
}

(5) 注册网络事件。

网络事件定义： FD_READ：网络数据包到达 FD_WRITE：发送网络数据 FD_OOB： OOB数据到达 FD_ACCEPT：收到连接请求 FD_CONNECT：已建立连接 FD_CLOSE：断开连接 FD_QOS：服务质量(QoS)发生变化 FD_GROUP_QOS：保留事件 FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE：指定地址的路由接口发生变化 FD_ADDRESS_LIST_CHANGE：本地地址变化

#define WM_NETWORK_EVENT WM_USER + 102
if (WSAAsyncSelect(m_Socket, m_hWnd, WM_NETWORK_EVENT, FD_READ) == SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("注册网络事件失败！");
}

(6) 处理网络事件。

afx_msg LRESULT OnNetworkEvent(WPARAM wParam, LPARAM lParam);
ON_MESSAGE(WM_NETWORK_EVEN, OnNetworkEvent)

LRESULT OnNetworkEvent(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))
    {
    case FD_READ:
        // 接收数据
        break;
    }
    return 0L;
}

(7) 读取数据。

BOOL Read(void)
{
    int nBytesRead;
    int nBufferLength;
    int nEnd;
    int nSpaceRemaining;
    char chIncomingDataBuffer[4096];
    SOCKADDR_IN m_saFromAddr;
    int nLenght = sizeof(m_saFromAddr);
    ZeroMemory(&m_saFromAddr, sizeof(SOCKADDR_IN));
    nEnd = 0;
    nBufferLength = sizeof(chIncomingDataBuffer);
    nSpaceRemaining = sizeof(chIncomingDataBuffer);
    nSpaceRemaining -= nEnd;

    nBytesRead = recvfrom(m_Socket, (LPSTR) (chIncomingDataBuffer + nEnd), nSpaceRemaining, 0, (LPSOCKADDR) &m_saFromAddr, &nLenght);
    nEnd += nBytesRead;
    if (nBytesRead == SOCKET_ERROR)
    {
        AfxMessageBox("读取数据出错!")
        return FALSE;
    }
    // IP地址：inet_ntoa(m_saFromAddr.sin_addr);
    // 端口号：ntohs(m_saFromAddr.sin_port);
    chIncomingDataBuffer[nEnd] = '/0';
    if (lstrlen(chIncomingDataBuffer) != 0)
    {
        AfxMessageBox(chIncomingDataBuffer);
    }
    return TRUE;
}

(8) 发送数据。

BOOL Send(CString sIP, u_short nPort, CString sSendData)
{
    DWORD        dwIP;
    SOCKADDR_IN saAddr;
    if (m_Socket == INVALID_SOCKET)
    {
        AfxMessageBox("套接字不可用！");
        return FALSE;
    }
    if ((dwIP = inet_addr(sIP)) == INADDR_NONE)
    {
        AfxMessageBox("无法获取目标IP！");
        return FALSE;
    }
    saAddr.sin_family      = AF_INET;
    saAddr.sin_port        = htons(nPort);
    saAddr.sin_addr.s_addr = dwIP;
    if (sendto(m_Socket, sSendData, sSendData.GetLength(), 0, (LPSOCKADDR) &saAddr, sizeof(saAddr)) == SOCKET_ERROR)
    {
        AfxMessageBox("发送数据失败！");
        return FALSE;
    }
    return TRUE;
}

(9) 关闭套接字。

if (m_Socket != INVALID_SOCKET)
{
closesocket(m_Socket);
}
m_Socket = INVALID_SOCKET;
WSACleanup();