UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议：进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。这与面向流字符的协议不同，如TCP，应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。RFC768是UDP的正式规范
1、UDP报文封装
UDP首部报文格式如下
端口号表示发送进程和接收进程，UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为8字节(发送一份0字节的UDP数据报是OK的)。这个UDP长度是有冗余的。IP数据报长度指的是数据报全长，因此UDP数据报长度是全长减去IP首部的长度。
特点：不可靠、易分片
UDP不提供可靠性：它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。
分片：应用程序必须关心IP数据报的长度。如果它超过网络的MTU，那么就要对IP数据报进行分片。如果需要，源端到目的端之间的每个网络都要进行分片，并不只是发送端主机连接***个网络才这样做。
2、IP分片
物理网络层一般要限制每次发送数据帧的***长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据(选路)，并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。把一份IP数据报分片以后，只有到达目的地才进行重新组装。
IP首部中部分字段用于报文分片组装，具体参见tcp/ip协议学习笔记(3)Internet Protocol(IP)
对于发送端发送的每份IP数据报来说，其标识字段都包含一个唯一值。该值在数据报分片时被复制到每个片中。标志字段用其中一个比特来表示“更多的片”。除了***一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1，下面简单抓一个分片ping包看一下
***片
第二片
在分片时，除***一片外，其他每一片中的数据部分(除IP首部外的其余部分)必须是8字节的整数倍。
标志字段中有一个比特称作“不分片”位。如果将这一比特置1，IP将不对数据报进行分片。相反把数据报丢弃并发送一个ICMP差错报文给起始端
尽管IP分片过程看起来是透明的，但有一点让人不想使用它：即使只丢失一片数据也要重传整个数据报。为什么会发生这种情况呢?因为I P层本身没有超时重传的机制——由更高层来负责超时和重传(T C P有超时和重传机制，但U D P没有)
IP数据报:是指IP层端到端的传输单元(在分片之前和重新组装之后)
分组是指在IP层和链路层之间传送的数据单元。一个分组可以是一个完整的IP数据报，也可以是IP数据报的一个分片。
3、UDP数据报***长度
理论上，IP数据报的***长度是65535字节，这是由IP首部16比特总长度字段所限制的。去除20字节的IP首部和8个字节的UDP首部， UDP数据报中用户数据的最长长度为65507字节。但是，大多数实现所提供的长度比这个***值小。其中两个限制因素：
***，应用程序可能会受到其程序接口的限制。socket API提供了一个可供应用程序调用的函数，以设置接收和发送缓存的长度。对于UDP socket，这个长度与应用程序可以读写的***U D P数据报的长度直接相关。现在的大部分系统都默认提供了可读写大于8192字节的UDP数据报
第二个限制来自于TCP/IP的内核实现。可能存在一些实现特性(或差错)，使IP数据报长度小于65535字节#p#
4、UDP服务器的设计与实现
- /*********************************************************************************
- *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 服务器采用libevet进行处理 */
- 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)
