UDP协议详解+代码演示

1、UDP协议根本

1. UDP是什么？

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是传输层的焦点协议之一，与TCP并列。它的主要特点是：​​​​

•         无毗连：通讯前不须要创建毗连（知道对端的IP和端标语就直接进行传输，不须要创建毗连）
  
•         不可靠：不包管数据包的次序、完备性或可达性（没有确认机制，没有重传机制；假如由于网络故障该段无法发到对方，UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息）
  
•         巨细受限：⼀次最多传输64k（UDP协议首部中有⼀个16位的最大长度.也就是说⼀个UDP能传输的数据最大长度是 64K（包罗UDP首部））
  
•         轻量级：头部开销小（仅8字节）
  
•         高效：没有TCP的握手、确认和重传机制
  

2. UDP报文布局

UDP数据包（称为数据报）由头部和数据部分构成：

•         源端标语（2字节）：发送方端口
  
•         目的端标语（2字节）：吸收方端口
  
•         数据报长度（2字节）：头部+数据的长度
  
•         校验和（2字节）：错误检测（可选）假如校验和堕落则直接抛弃
  

2、UDP的焦点特性

1. 无毗连通讯：UDP不须要预先创建毗连，直接发送数据报。这雷同于寄信，不须要确认收件人是否在家。
2. 不可靠传输：UDP不提供：数据包确认机制、丢失重传机制、数据包排序功能
3.面向数据报：每个UDP数据报都是独立的，这与TCP的字节流模式差别
4.支持广播和多播：UDP可以向多个主机同时发送数据：

•         单播 ：一对一
  
•         广播 ：一对全部
  
•         多播 ：一对一组
  

3、基于UDP的应用层协议

• NFS：网络文件系统
  
• TFTP：简朴文件传输协议
  
• DHCP：动态主机设置协议
  
• BOOTP：启动协议(用于无盘装备启动)
  
• DNS：域名剖析协议
  

当然,也包罗我们自己写UDP步调时自界说的应用层协议。
4、Java中的UDP编程

主要使用了两个类 :
1、DatagramSocket ：用于发送和吸收数据报的套接字
// 创建UDP套接字（绑定随机端口）
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
// 创建绑定特定端口的套接字
DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(8080);
2、DatagramPacket ：体现UDP数据报的容器
// 创建吸收数据包
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
// 创建发送数据包
String message = "Hello UDP";
byte[] data = message.getBytes();
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(
    data, 
    data.length, 
    InetAddress.getByName("localhost"), 
    8080
);
5、完备Java UDP示例

1.Echoserver：UDP服务器，吸收客户端消息并原样返回

2. package Network.UDP;
3. import java.io.IOException;
4. import java.net.DatagramPacket;
5. import java.net.DatagramSocket;
6. import java.net.SocketException;
8. public class Echoserver {
9.     //创建一个socket对象
10.     private DatagramSocket socket;
11.     //构造方法，初始化socket对象
12.     public Echoserver(int port) throws SocketException {
13.         socket = new DatagramSocket(port);
14.     }
15.     //启动服务器，完成主要的业务逻辑
16.     public void start() throws IOException {
18.         System.out.println("服务器启动！");
20.         while(true) {
21.             //1.接收客户端的请求并解析
22.             //1)创建一个字节数组（DatagramPacket 对象)，用于存储接收到的数据
23.             DatagramPacket reqPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
24.             //2)通过receive读取网卡的数据，如果网卡没有收到数据，就会阻塞等待
25.             socket.receive(reqPacket);
26.             //3)把DATagramPacket中的数据解析成字符串，只需要从DatagramPacket取到有效的树即可
27.             String request = new String(reqPacket.getData(),0,reqPacket.getLength());
28.             //2.根据请求计算响应
29.             String response = process(request);
30.             //3.把响应写回客户端
31.             //1)把响应字符串转成字节数组，并封装成DatagramPacket对象
32.             DatagramPacket resPacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,
33.                     reqPacket.getSocketAddress());
34.             //2)通过socket把DatagramPacket对象发送出去 （把DatagramPacket写回到客户端）
35.             socket.send(resPacket);
36.             //4.打印日志
37.             System.out.printf("[%s:%d] req: %s,resp: %s\n",
38.                     reqPacket.getAddress(),reqPacket.getPort(),request,response);
39.         }
40.     }
42.     //由于是“回显服务器”，所以响应和请求是一样的，直接返回请求即可
43.     public String process(String request) {
44.         return request;
45.     }
46.     public static void main(String[] args) throws IOException {
47.         Echoserver server = new Echoserver(9090);
48.         server.start();          //回显服务器完成
49.     }
50. }

复制代码

代码具体剖析：
①创建 EchoServer 服务端的类，界说成员变量

•         DatagramSocket：UDP通讯的焦点类，用于发送和吸收数据报
  
•         封装在类中作为成员变量，整个生命周期内有用
  

---

②构造方法

•         创建绑定到指定端口的 DatagramSocket（可能会抛出异常，如：该端口已被占用）
  
•         port 是服务器自身绑定的监听端标语，等待客户端发送数据，客户端须要知道服务器的这个端标语才气向其发送消息。
  

•         客户端通过该端口找到服务器，而客户端的端口由系统动态分配。
  
•         这种计划体现了 UDP 无毗连的特性，服务器只需关注自身绑定端口即可吸收全部客户端消息。
  

---

③焦点业务逻辑(start方法)

• while 无穷循环吸收来自客户端的数据，这里可以根据自己的需求更改吸收次数
  
• 创建缓冲区：分配一个4096字节（字节巨细自行界说不溢出就行）的空数组，存储吸收到的数据
  
• 壅闭等待数据报到达（数据此时已存入 reqPacket 的字节数组中）假如 reqPacket 没有吸收到客户端发来的数据这里会壅闭等待
  
• 声明 String 范例的 request 变量，将 reqPacket 中的数据剖析为字符串
  

• getData() ：获取字节数组（可能包罗多余的空字节）
  
• getLength() ：获取实际有用数据长度（制止剖析无效字节）
  

在网络编程中，将相应（response）转成字节数组（byte[]）再发送是须要的步调，这与盘算机底层的数据传输机制和网络协议的特性密切干系。

• process() ：返回相应后的数据，由于整段代码实现的是 Echo(回显) 服务器代码，相应内容=哀求内容，所以方法中直接返回哀求即可
  
• soclet.send() ：将数据发送回客户端
  

附上发送回客户端的终端代码

• 打印日志：打印客户端信息和通讯内容
  

---

④主方法

•         new Echoserver(9090) ：调用构造函数，创建绑定到 9090 端口的 DatagramSocket（UDP套接字）
  
•         server.start() ：启动服务器循环，等待客户端数据报
  

---

---

2.EchoClient：UDP客户端，发送消息并显示服务器返回的相应

2. package Network.UDP;
4. import java.io.IOException;
5. import java.net.DatagramPacket;
6. import java.net.DatagramSocket;
7. import java.net.InetAddress;
8. import java.util.Scanner;
11. public class EchoClient {
12.     private DatagramSocket socket = null;
13.     private String serverIp;
14.     private int serverPort;
16.     public EchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {  
17.         socket = new DatagramSocket();
18.         this.serverIp = serverIp;
19.         this.serverPort = serverPort;
20.     }   
22.     //启动客户端,发送数据,接收数据,关闭连接
23.     public void start() throws IOException {
24.         Scanner scanner = new Scanner(System.in);
25.         System.out.println("客户端启动！");
26.         while(true) {
27.             //1.从控制台读取要发送的数据内容(用字符串表示)
28.             System.out.print(">");
29.             String request = scanner.nextLine();
30.             //2.构造成UDP请求，并发送.不光要填内容，还要填服务器的地址和端口号
31.             DatagramPacket reqPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
32.                                             InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
33.             socket.send(reqPacket);
34.             //3.接收服务器响应的数据
35.             DatagramPacket resPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
36.             socket.receive(resPacket);
37.             String response = new String(resPacket.getData(),0,resPacket.getLength());
38.             //4.把响应的数据解析并打印
39.             System.out.println(response);
40.         }
41.     }
42.     public static void main(String[] args) throws IOException {
43.         EchoClient echoclient = new EchoClient("127.0.0.1",9090);
44.         echoclient.start();
45.     }
46. }

复制代码

具体代码剖析：
①创建 EchoClient 客户端的类，界说成员变量

•         socket ：客户端UDP套接字
  
•         serverIp/serverPort ：服务器地点信息
  

 

---

②构造方法

• DatagramSocket ( )  为客户端随机分配一个端标语
  
• 保存服务器地点信息
  

---

③焦点业务逻辑(start方法)

• request 用户输入要发送的数据
  
• reqPacket 封装要发送的数据
  

• request.getBytes() ：将用户输入的字符串转换为字节数组
  
• request.getBytes().length ：获取字节数组的长度，体现要发送的数据巨细
  
• InetAddress.getByName(serverIp) ：通过服务器的IP地点获取对应的 InetAddress 对象，体现数据要发送到的目的地点
  
• serverPort ：服务器的端标语，体现数据要发送到的端口
  

• socket.send() ：调用 send 方法将数据报发送到指定的目的地点和端口
  
• resPacket() ：吸收服务器发回的相应数据，socket.receive() 是一个壅闭操纵，直到吸收到数据才会继续实行
  
• response ：提取相应内容，将吸收到的字节数据转换为字符串
  

④主方法

• 创建客户端实例，毗连当地服务器的9090端口
  
• start 启动客户端
  

6、UDP编程注意事项

1.数据报巨细限制

• UDP数据报最大长度理论为65535字节
  
• 实际受MTU限制（通常1500字节）
  
• 发起保持数据报在1472字节以内（IPv4）
  

2.数据界限标题

• 每个 receive() 调用吸收一个完备的数据报
  
• 不会出现TCP的“粘包”标题
  

3.错误处置惩罚

• 网络不可达
  
• 端口未监听
  
• 数据包丢失
  

4.安全性考虑

• UDP易受DDoS攻击
  
• 应考虑实现应用层的验证机制
  

 

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。

继续阅读请点击广告