【TCP/IP】基于UDP的服务器端/客户端实现 I - 特点、应用场景、I/O函数

1 UDP的特点

2 UDP的使用场景

3 实现基于UDP的服务器端/客户端

3.1 UDP下的服务器端/客户端无需连接

3.2 UDP服务器端和客户端的通信

3.3 基于UDP的数据I/O函数

3.3.1 sendto函数

3.3.2 recvfrom函数

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1 UDP的特点

        UDP在结构上比TCP更简洁，同时UDP不会发送类似ACK的应答消息，也不会像SEQ那样给数据包分配序号，因此UDP的性能有时会比TCP高出很多，但随之而来的是UDP的可靠性降低（不及TCP）。

        那UDP和TCP最主要的差异是在哪呢？

        区别UDP和TCP最重要的标志是流控制，TCP为了保证可靠的数据传输，在不可靠的IP层进行流控制，而UDP就减少了这种流控制机制。

2 UDP的使用场景

        之前提到过UDP缺乏可靠性，但不意味着UDP不具备可靠性，我们需要根据应用场景来设计合适的通信协议。例如，当我们要传输压缩文件时，那么我们只能采用TCP协议，因为压缩包中每一比特的数据都很重要，若有缺少便可能导致压缩包无法被解压。但若是传输音视频流时我们可以尝试使用UDP，因为对于音频而言，丢失的一部分数据一般只会产生暂时的画面抖动或细微杂音，对于实时性比较强的场景，传输速度应作为首要因素来考虑。不过UDP并不是在各种场景下都快于TCP，在数据量较大的情况下，TCP传输速率可能与UDP持平甚至超过UDP（传输速率）。TCP比UDP慢的原因通常有以下两点：

• 收发数据前后进行的连接设置及清除过程。
• 收发数据过程中为保证可靠性而添加的流控制。

        如果数据量较小且需要频繁连接时，UDP比TCP更高效。

3 实现基于UDP的服务器端/客户端

3.1 UDP下的服务器端/客户端无需连接

        UDP协议下的服务器端/客户端不需像TCP一样通过连接后才能交换数据。因此在调用过程中无需执行listen函数和accept函数。UDP中只有创建套接字的过程和数据交换的过程。

3.2 UDP服务器端和客户端的通信

        TCP中，套接字之间是一对一的关系。但在UDP中，不管是服务器端还是客户端都只需要1个套接字。

3.3 基于UDP的数据I/O函数

3.3.1 sendto函数

        UDP套接字不会像TCP一样保持套接字的连接状态，因此在每次传输数据时都要添加目标地址信息。类比我们平时写信，在每次发出时都需要填写地址。而在编程中，我们通过sendto这个函数来完成数据的发送。

#include 

ssize_t sendto(int sock, void *buff, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr *to, socklen_t addrlen);

//成功时返回传输的字节数，失败时返回-1。

///              参数含义
//    sock 用于传输数据的UDP套接字文件描述符
//    buff 保存待传输数据的缓冲地址值
//    nbγtes 待传输的数据长度，以字节为单位
//    flags 可选项参数，若没有则传递0
//    to 存有目标地址信息的sockaddr结构体变量的地址值
//    addrlen 传递给参数to 的地址值结构体变量长度
///

        UDP的sendto函数与TCP中的send函数之间，最大的区别在于sendto需要向它传递目标地址信息。

3.3.2 recvfrom函数

        UDP数据的发送端并不固定，因此函数定义为可接收发送端信息的形式，也就是可以同时返回UDP数据包中的发送端信息。

#include 

ssize_t recvfrom(int sock , void *buff , size_t nbytes , int flags , struct sockaddr * from , socklen_t *addrlen);

// 成功时返回接收的字节数，失败时返回-1

///              参数含义
//    sock 用于接收数据的UDP套接字文件描述符
//    buff 保存接收数据的缓冲地址值
//    nbγtes 可接收的最大字节数，故无法超过参数buff所指的缓冲大小
//    flags 可选项参数，若没有则传递0
//    from 存有发送端地址信息的sockaddr结构体变量的地址值
//    addrlen 保存参数from的结构体变量长度的变量地址值
///