【校招VIP】网络通信-UDP- 校招VIP

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一、UDP

UDP概念

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议，是一种无连接的传输层协议，位于OIS模型的传输层，用于在计算机网络上发送数据。UDP提供了一种以最少的协议机制向其他程序发送消息的过程。

UDP特点

UDP协议的特点包括无连接、不可靠、面向数据报等。UDP不保证数据包的可靠传输，没有确认、重传机制。UDP数据包是独立的数据单元，不依赖于之前或之后的数据包。应用层交给UDP的数据，UDP原样发送，不会拆分或合并。

无连接：UDP在发送数据前不进行连接，发送结束时也没有连接可以释放，这减少了开销和发送数据之前的时延。

尽最大努力交付：UDP不保证可靠交付，因此主机不维持复杂的连接状态。

面向报文：发送方的UDP对应用程序交下来的报文，再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。接收方的UDP对IP层交上来的UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程。

无拥塞控制：UDP适合于实时应用，如IP电话、实时视频会议等，这些应用要求源主机以恒定的速率发送数据，并且允许网络发生拥塞时丢失一些数据，却不允许数据有太大的时延。

支持多种通信模式：UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

首部开销小：UDP只有8个字节的首部，这使得它在需要快速传输的场景下非常有用。

UDP报文格式

UDP报文格式是UDP协议传输数据的基本结构，它包括UDP首部和数据部分。

首部字段：UDP首部字段总共有8个字节，分为4个部分，每部分两个字节。

源端口（Source Port）：16位字段，指定发送端的端口号。如果发送方没有指定端口，则操作系统会随机分配一个临时端口。

目的端口（Destination Port）：16位字段，指定接收端的端口号。这是必须字段，用于将数据报正确交付到接收方的应用程序。

长度（Length）：16位字段，指定UDP报文的总长度，包括UDP首部和数据。如果数据部分不是偶数个字节，长度字段会加上一个填充字节以保证长度为8字节的倍数。最小为8,最大为64k(2^16)。

检验和（Checksum）：16位字段，用于错误检测。它在发送前计算并填充，接收方在接收到数据报后会重新计算检验和以验证数据的完整性。如果检验和有误，UDP会丢弃该数据报。

伪首部（Pseudo Header）：虽然伪首部不是UDP报文的一部分，但它在计算检验和时使用。

在计算检验和时，要在UDP用户数据报之前增加12个字的伪首部，这包括源地址、目的地址、置零域、协议字段和UDP长度。

源IP地址（Source Address）：32位字段，指定发送方的IP地址。

目的IP地址（Destination Address）：32位字段，指定接收方的IP地址。

置零域（Zero）：8位字段，通常置为0。

协议字段（Protocol）：8位字段，指定上层协议类型，对于UDP是17。

UDP长度（UDP Length）：16位字段，与UDP首部中的长度字段相同，指定整个UDP数据报的长度。

数据部分：数据部分紧随UDP首部之后，它包含了实际要传输的数据。UDP不对数据部分进行任何处理，如合并或拆分数据包，它保持数据的边界不变。

UDP报文的这种格式设计使得UDP协议简单且高效，适用于那些对实时性要求高、可以容忍一定数据丢失的应用场景

二、UDP进行网络通信

客户端

1.创建InetSocketAddress对象封装本地ip和端口

2.创建DatagramSocket对象，将本机Address对象传入

3.创建InetSocketAddress对象封装目的ip和端口

4.封装DatagramPacket对象，传入发送内容及目的Address对象

5.发送packet

package udp.v1;

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

public class Client {
    private String serverIp ;
    private int port ;

    public Client(String serverIp, int port) {
        this.serverIp = serverIp;
        this.port = port;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Client client = new Client("127.0.0.1",1238);
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(client.serverIp,client.port);
        try {
            DatagramSocket s = new DatagramSocket();
            int count = 0 ;

            while(true){
                String msg = "消息"+count;
                System.out.println("待发送消息："+msg);
                byte[] bytes = msg.getBytes();
                //需要发送的数据
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address);
                s.send(packet);
                count++;

            }
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException ioException) {
            ioException.printStackTrace();
        }

    }
}

服务端

1.创建InetSocketAddress对象封装本机Ip和端口

2.创建DatagramSocket,将本机Address对象传入

3.接收数据包DatagramPacket，并调用getData方法获取发送的数据

package udp.v1;

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

public class Server {
    private String ip;
    private int port ;

    public Server(String ip, int port) {
        this.ip = ip;
        this.port = port;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Server server = new Server("127.0.0.1",1238);
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(server.ip,server.port);

        try {
            DatagramSocket s = new DatagramSocket(address);
            while(true){
                byte[] bytes = new byte[20];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
                s.receive(packet);
                System.out.println("接收到的数据为：");
                System.out.println(new String(packet.getData()));
            }

        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException ioException) {
            ioException.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果

客户端

服务器