5. 网络编程之UDP编程

news2024/11/26 7:47:51

1. UDP协议的特点

相比与TCP协议来说，UDP协议就显得相对比较简单了。
(1) UDP是无连接的
即发送数据之前不需要建立连接(当然，发送数据结束时也没有连接可释放)，因此减少了开销和发送数据之前的时延。
(2) UDP使用尽最大努力交付
即不保证可靠交付(可能会丢包)，因此主机不需要维持复杂的连接状态表（这里面有许多参数)。
(3) UDP是面向报文的
发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在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。这就是说，应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。在接收方的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。也就是说，UDP一次交付一个完整的报文。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。若报文太长，UDP把它交给IP层后，IP层在传送时可能要进行分片，这会降低IP层的效率。反之，若报文太短，UDP把它交给IP层后，会使IP数据报的首部的相对长度太大，这也降低了IP层的效率。
(4) UDP没有拥塞控制
因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。很多的实时应用(如IP电话、实时视频会议等)要求源主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太大的时延。UDP正好适合这种要求。
(5) UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
(6) UDP的首部开销小
只有8个字节，比 TCP的20个字节的首部要短。虽然某些实时应用需要使用没有拥塞控制的UDP，但当很多的源主机同时都向网络发送高速率的实时视频流时，网络就有可能发生拥塞，结果大家都无法正常接收。因此，不使用拥塞控制功能的UDP有可能会引起网络产生严重的拥塞问题。

2. UDP程序的编写

使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。虽然用UDP传输数据不可靠，和TCP相比，它速度快，对于不要求可靠到达的数据，就可以使用UDP协议。
2.1 UDP程序

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # SOCK_DGRAM代指UDP协议
s.bind(('127.0.0.1', 9999)) # 绑定端口

while True:
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print('Received from %s:%s.' % addr)
    s.sendto(b'Hello, %s!' % data, addr)

2.2 验证
首先开启一个NetAssist，然后绑定UDP的8888端口，并开启。如下图所示：
在这里插入图片描述
接着我们运行程序，如下图所示：

再接着我们在NetAssist的远程主机那里填入要发生通信的主机ip和端口，这里我们填写127.0.0.1:9999，如下图所示：

最后发送数据，进行观察，如下图所示：
在这里插入图片描述
我们向127.0.0.1:9999发送了数据，9999端口的UDP程序收到了数据，并向8888端口的UDP发送了数据。