學習筆記：UDP用戶數據報協議
UDP是一個簡單的面向數據報的運輸層協議：進程的每個輸出操作都正好產生一個UDP數據報，并組裝成一份待發送的IP數據報。這與面向流字符的協議不同，如TCP，應用程序產生的全體數據與真正發送的單個IP數據報可能沒有什么聯系。RFC768是UDP的正式規范
1、UDP報文封裝
UDP首部報文格式如下
端口號表示發送進程和接收進程，UDP長度字段指的是UDP首部和UDP數據的字節長度。該字段的最小值為8字節(發送一份0字節的UDP數據報是OK的)。這個UDP長度是有冗余的。IP數據報長度指的是數據報全長，因此UDP數據報長度是全長減去IP首部的長度。
特點：不可靠、易分片
UDP不提供可靠性：它把應用程序傳給IP層的數據發送出去，但是并不保證它們能到達目的地。
分片：應用程序必須關心IP數據報的長度。如果它超過網絡的MTU，那么就要對IP數據報進行分片。如果需要，源端到目的端之間的每個網絡都要進行分片，并不只是發送端主機連接***個網絡才這樣做。
2、IP分片
物理網絡層一般要限制每次發送數據幀的***長度。任何時候IP層接收到一份要發送的IP數據報時，它要判斷向本地哪個接口發送數據(選路)，并查詢該接口獲得其MTU。IP把MTU與數據報長度進行比較，如果需要則進行分片。分片可以發生在原始發送端主機上，也可以發生在中間路由器上。把一份IP數據報分片以后，只有到達目的地才進行重新組裝。
IP首部中部分字段用于報文分片組裝，具體參見tcp/ip協議學習筆記(3)Internet Protocol(IP)
對于發送端發送的每份IP數據報來說，其標識字段都包含一個唯一值。該值在數據報分片時被復制到每個片中。標志字段用其中一個比特來表示“更多的片”。除了***一片外，其他每個組成數據報的片都要把該比特置1，下面簡單抓一個分片ping包看一下
***片
第二片
在分片時，除***一片外，其他每一片中的數據部分(除IP首部外的其余部分)必須是8字節的整數倍。
標志字段中有一個比特稱作“不分片”位。如果將這一比特置1，IP將不對數據報進行分片。相反把數據報丟棄并發送一個ICMP差錯報文給起始端
盡管IP分片過程看起來是透明的，但有一點讓人不想使用它：即使只丟失一片數據也要重傳整個數據報。為什么會發生這種情況呢?因為I P層本身沒有超時重傳的機制——由更高層來負責超時和重傳(T C P有超時和重傳機制，但U D P沒有)
IP數據報:是指IP層端到端的傳輸單元(在分片之前和重新組裝之后)
分組是指在IP層和鏈路層之間傳送的數據單元。一個分組可以是一個完整的IP數據報，也可以是IP數據報的一個分片。
3、UDP數據報***長度
理論上，IP數據報的***長度是65535字節，這是由IP首部16比特總長度字段所限制的。去除20字節的IP首部和8個字節的UDP首部， UDP數據報中用戶數據的最長長度為65507字節。但是，大多數實現所提供的長度比這個***值小。其中兩個限制因素：
***，應用程序可能會受到其程序接口的限制。socket API提供了一個可供應用程序調用的函數，以設置接收和發送緩存的長度。對于UDP socket，這個長度與應用程序可以讀寫的***U D P數據報的長度直接相關。現在的大部分系統都默認提供了可讀寫大于8192字節的UDP數據報
第二個限制來自于TCP/IP的內核實現。可能存在一些實現特性(或差錯)，使IP數據報長度小于65535字節#p#
4、UDP服務器的設計與實現
- /*********************************************************************************
- *Author : wph
- *Version : 1.0
- *Date : 2014/03/01
- *Description: udp server
- *Others :
- *History :
- **********************************************************************************/
- #include<stdio.h>
- #include<string.h>
- #include<unistd.h>
- #include<sys/types.h>
- #include<sys/socket.h>
- #include<stdlib.h>
- #include<netinet/in.h>
- #include<arpa/inet.h>
- #include<event2/event.h>
- #include "errocode.h"
- #include "basetype.h"
- #define INVALID_FD -1
- #define PORT 1234
- #define MAXDATASIZE 512
- STATIC INT g_iudpFd = INVALID_FD;
- VOID udp_callback(evutil_socket_t fd, short what, void *arg)
- {
- struct sockaddr_in client;
- socklen_t addrlen;
- int num;
- char buf[MAXDATASIZE];
- memset(buf, 0, MAXDATASIZE);
- num = recvfrom(fd, buf, MAXDATASIZE, 0, (struct sockaddr*)&client, &addrlen);
- if (num < 0)
- {
- perror("recvfrom() error\n");
- exit(1);
- }
- printf("You got a message (%s) from client.\nIt's ip is%s, port is %d.\n",
- buf, inet_ntoa(client.sin_addr), htons(client.sin_port));
- sendto(fd, buf, num, 0, (struct sockaddr *)&client, addrlen);
- }
- ULONG udp_init(VOID)
- {
- int sockfd;
- struct sockaddr_in server;
- /* The caller has already set up fd1, fd2 somehow, and make them
- nonblocking. */
- sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
- if(INVALID_FD == sockfd)
- {
- perror("Creatingsocket failed.");
- exit(1);
- }
- bzero(&server, sizeof(server));
- server.sin_family = AF_INET;
- server.sin_port= htons(PORT);
- server.sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY);
- if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)))
- {
- perror("Bind()error.");
- exit(1);
- }
- g_iudpFd = sockfd;
- return EROOR_SUCCESS;
- }
- VOID udp_fini(VOID)
- {
- int sockfd = g_iudpFd;
- if (INVALID_FD != sockfd)
- {
- close(sockfd);
- }
- }
- VOID main_loop(VOID)
- {
- INT ifd = g_iudpFd;
- struct event *ev1;
- struct timeval five_seconds = {5,0};
- struct event_base *base = event_base_new();
- /* upd 服務器采用libevet進行處理 */
- ev1 = event_new(base, ifd, EV_TIMEOUT|EV_READ|EV_PERSIST, udp_callback, NULL);
- event_add(ev1, &five_seconds);
- event_base_dispatch(base);
- return ;
- }
- INT main()
- {
- if(EROOR_SUCCESS != udp_init())
- {
- return -1;
- }
- main_loop();
- udp_fini();
- return 0;
- }
- /*********************************************************************************
- *Copyright(C),2010-2011,
- *Author : wph
- *Version : 1.0
- *Date : 2014/03/01
- *Description: udp client
- *Others :
- *History :
- **********************************************************************************/
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <unistd.h>
- #include <string.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <netdb.h>
- #include "errocode.h"
- #include "basetype.h"
- #define INVALID_FD -1
- #define PORT 1234
- #define MAXDATASIZE 512
- INT main(INT argc, CHAR *argv[])
- {
- INT isockfd = INVALID_FD;
- UINT uinum = 0;
- char buf[MAXDATASIZE];
- socklen_t addrlen;
- struct hostent *he;
- struct sockaddr_in server;
- struct sockaddr_in peer;
- if (3 != argc)
- {
- printf("Usage: %s <IP Address><message>\n", argv[0]);
- exit(1);
- }
- if (NULL == (he=gethostbyname(argv[1])))
- {
- printf("gethostbyname()error\n");
- exit(1);
- }
- if (INVALID_FD == (isockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0)))
- {
- printf("socket() error\n");
- exit(1);
- }
- bzero(&server,sizeof(server));
- server.sin_family = AF_INET;
- server.sin_port = htons(PORT);
- server.sin_addr= *((struct in_addr *)he->h_addr);
- sendto(isockfd, argv[2],strlen(argv[2]),0,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server));
- addrlen=sizeof(server);
- while (1)
- {
- if((uinum=recvfrom(isockfd, buf, MAXDATASIZE, 0, (struct sockaddr *)&peer, &addrlen))== -1)
- {
- printf("recvfrom() error\n");
- exit(1);
- }
- if (addrlen != sizeof(server) || memcmp((const void *)&server, (const void *)&peer, addrlen) != 0)
- {
- printf("Receive message from otherserver.\n");
- continue;
- }
- buf[uinum]='\0';
- printf("Server Message:%s\n", buf);
- break;
- }
- close(isockfd);
- }
演示：
[root@localhost server]# ./udpserver &
[1] 1389
[root@localhost server]# ./udpclient 127.0.0.1 "i like you"
You got a message (i like you) from client.
It's ip is127.0.0.1, port is 34340.
Server Message:i like you
[root@localhost server]# netstat -aun
Active Internet connections (servers and established)
