UDP协议（UDP协议特点 UDP的报文格式 UDP的服务端和客户端代码（简单的步骤））

目录

端口号 

UDP协议

UDP协议特点

UDP 无连接  

 UDP 面向数据报 

UDP 全双工  

UDP 的报文格式 

什么是校验和？

如何基于校验和来完成数据校验呢？

CRC算法（循环冗余算法） 

MD5算法/SHA算法（这里只介绍MD5算法（工作中常用））

UDP的服务端和客户端代码（简单的步骤例子） 

UDP的服务端 

UDP的客户端 

 

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本篇主要介绍传输层（TCP/IP五层（或四层）模型）中的 UDP协议

想要详细了解UDP的内容，我们还需要了解一个概念 —— 端口号

端口号 

写一个服务器，必须手动指定一个端口号，通过端口来区分当前这个主机上的不同的应用程序；写一个客户端，当客户端在通信的时候也会有一个端口号（代码中感受不到），系统自动分配。 

端口号，固定就是占2个字节的 . 意味着，端口号表示的数据范围就是 0 ~ 65535（一般 0 不使用）

1~1023 称为 "知名端口号"

1024~65535 是我们普通的端口号

 "知名端口号" ：就是给一些比较 ”知名“ 的服务器，预留一个 ”位置“，但事实上，这些所谓的 ”知名“ 服务器，现在大部分都已经不再使用了

其中几个，到现在仍然知名的端口：

22：ssh 服务器的端口号 （ssh协议是用来登录远程主机的）

80：http 服务器的端口号

443：https 服务器的端口号

......

 我们要确保使用的端口号和别人的端口号不要重复

介绍完端口号，我们就可以来介绍 UDP了

UDP协议

UDP协议特点

UDP ：无连接，不可靠，面向数据报，全双工 

UDP 无连接  

UDP 协议本身不会存储对端的信息，要在发送数据的时候，显示指定要传输给谁

 

 

不可靠，代码中体现不出来

 

 UDP 面向数据报 

 

UDP 全双工  

通过一个socket，既可以 send，又可以 receive 

 

（最底下有完整的代码） 

 

UDP 的报文格式 

学习一个协议，其中最主要的工作就是理解协议的报文格式 

 

ps:源ip, 目的ip 在 网络层 

 

什么是校验和？

计算机中非常广泛使用的概念

前提：网络传输中，由于一些外部的干扰，就可能会出现数据传输出错的情况。

因此我们就要想办法，能够识别出出错的程序，校验和，就是这样的一种检查手段。

校验和本质上是 一个字符串，体积比原始的数据更小，又是通过原始的数据生成的。

原始数据相同，得到的校验和就一定相同，反之，校验和相同，原始数据大概率相同（理论上存在不同的情况，但实际的概率非常低，忽略不计） 

如何基于校验和来完成数据校验呢？

1.发送方，把要发送的数据整理好 —— data1，然后通过一定的算法，计算出校验和 checksum1

2.发送方 把 data1 和 checksum1 一起通过网络发送出去

3.接收方收到数据，收到的数据称为 data2(此时的这个数据可能就和 data1 不一样了)，还收到了checksum1

4.接收方再根据data2重新计算校验和（按照相同的算法），得到checksum2

5.对比 checksum1 和 checksum2 是否相同，如果不同，则认为data2 和 data1 一定不相同。如果相同，则认为 data1 和 data2 大概率是相同的（理论上存在不同的可能性，概率低，忽略）

 通过上面方式，就能发现数据传输出错

计算校验和，有很多种算法，此处UDP中使用的 CRC算法（循环冗余算法） 

 

CRC算法（循环冗余算法） 

就是把当前要计算 校验和 的数据的每个字节，都进行累加，把结果保存到这两个字节的变量中（累加过程中如果溢出了，也没关系）

如果中间某个数据，出现传输错误，第二次计算的 校验和 就会和第一次不同。

ps: CRC 这个算法其实不是特别靠谱，导致两个不同数据，得到相同的CRC校验和的概率比较大

（比如前一个字节恰好少个1，后一个字节恰好多个1，其实概率还是不大的，但确实有一定的风险） 

 

MD5算法/SHA算法（这里只介绍MD5算法（工作中常用））

 MD5算法 里有一系列的公式，来完成MD5的计算（咱们不需要考虑公式，这是给数学问题），但是咱们需要知道MD5 的特点

 MD5 的特点

1.定长：无论你原始数据多长，计算得到的MD5，都是固定长度 (这就很适配校验和，校验和就不应该太长，要不然不方便网络传输)

 

 

2.分散：给定两个原始 数据，哪怕绝大多数内容都一样，但只要有一个字节不同，得到的MD5值都会差异很大

 

  

3.不可逆：给你一个原始数据，计算MD5，非常容易，但是给你MD5，让你还原始数据，计算量非常庞大，以至于超出了现有计算机的算力极限，理论上是不可行的  

 

UDP的服务端和客户端代码（简单的步骤例子） 

UDP的服务端 

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UdpEchoServer {
    // 创建一个 DatagramSocket 对象. 后续操作网卡的基础.
    private DatagramSocket socket = null;

    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        // 这么写就是手动指定端口
        socket = new DatagramSocket(port);
        // 这么写就是让系统自动分配端口
        // socket = new DatagramSocket();
    }

    public void start() throws IOException {
        // 通过这个方法来启动服务器.
        System.out.println("服务器启动!");
        // 一个服务器程序中, 经常能看到 while true 这样的代码.
        while (true) {
            // 1. 读取请求并解析.
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPacket);
            // 当前完成 receive 之后, 数据是以 二进制 的形式存储到 DatagramPacket 中了.
            // 要想能够把这里的数据给显示出来, 还需要把这个二进制数据给转成字符串.
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());
            // 2. 根据请求计算响应(一般的服务器都会经历的过程)
            //    由于此处是回显服务器, 请求是啥样, 响应就是啥样.
            String response = process(request);
            // 3. 把响应写回到客户端.
            //    搞一个响应对象, DatagramPacket
            //    往 DatagramPacket 里构造刚才的数据, 再通过 send 返回.
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);
            // 4. 打印一个日志, 把这次数据交互的详情打印出来.
            System.out.printf("[%s:%d] req=%s, resp=%s\n", requestPacket.getAddress().toString(),
                    requestPacket.getPort(), request, response);
        }
    }

    public String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

UDP的客户端 

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    private String serverIp = "";
    private int serverPort = 0;

    public UdpEchoClient(String ip, int port) throws SocketException {
        // 创建这个对象, 不能手动指定端口.
        socket = new DatagramSocket();
        // 由于 UDP 自身不会持有对端的信息. 就需要在应用程序里, 把对端的情况给记录下来.
        // 这里咱们主要记录对端的 ip 和 端口 .
        serverIp = ip;
        serverPort = port;
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动!");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            // 1. 从控制台读取数据, 作为请求
            System.out.print("-> ");
            String request = scanner.next();
            // 2. 把请求内容构造成 DatagramPacket 对象, 发给服务器.
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(serverIp), serverPort);
            socket.send(requestPacket);
            // 3. 尝试读取服务器返回的响应了.
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(responsePacket);
            // 4. 把响应, 转换成字符串, 并显示出来.
            String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());
            System.out.println(response);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        //UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("42.192.83.143", 9090);
        client.start();
    }
}