UDP客户服务器模型和UDP协议

文章目录

UDP客户服务器模型和UDP协议
- 一、前言
- 二、socket之客户服务器模型
- - [2.1 socket本质](#2.1 socket本质)
  - [2.2 学习socket的目的](#2.2 学习socket的目的)
  - [2.3 C/S模式](#2.3 C/S模式)
  - [2.4 UDP服务器编程模型](#2.4 UDP服务器编程模型)
  - [2.5 UDP客户端编程模型](#2.5 UDP客户端编程模型)
- 三、UDP协议抓包分析
- 四、小结

一、前言

先前理解了socket的定义，今天我们继续深入探讨。。。

二、socket之客户服务器模型

2.1 socket本质

socket实际上就是一个编程接口 ，是对某种结构的抽象。（网络通信，需要有发送信道和接收信道）

2.2 学习socket的目的

正常来说，这两个信道需要两个主体来描述，但是人们发现一个主体也能描述，这就是socket

socket就是研究：如何使用哪些系统调用接口来向这2个信道进行数据的发送和接收呢？

2.3 C/S模式

client客户端（多，从）；server服务端（单，主）

所有的从设备主动向主设备进行请求，主设备接收到这个请求后，进行解析并响应（服务器回给客户端）。在这个过程中，服务器先执行，在服务器机器上等待客户端的请求。

2.4 UDP服务器编程模型

物理接口层：不用编，有网卡来提供

网络层：不用编，已经设置好IP了

传输层：可靠/不可靠

UDP最简单：不考虑可靠传输，省略了很多麻烦（数据冗余：定义大量数据结构来支持可靠性）

socket()获取操作系统抽象数据结构的对象。

只需要关注这一个对象就行了

Q指的就是queue结构
主动的先执行，等待客户端的请求，客户端的请求包到达服务器。

那么如何这个数据包能够正确地找到服务器的进程呢？

所有的操作系统都有pid（进程号），服务器就会有一个进程号，如果客户端知道服务器的进程号不就能连了吗？但是客户端和服务端不在一个机器啊，是不会知道服务端的进程号的。因此进程号需要映射转换为端口号。

主动执行：在服务器上开后门，这里的后门就是开了一个端口号，对应一个程序

上图，UDP开了两个端口号5353和844

bind()也是一个系统调用，用来把端口打开，但是需要指定开的门

不指定也可以，系统会随机指定一个。服务器随便开一个，客户端不好找，建议手动指定端口号，这样可以更方便的找到对应的服务。
服务器第3个系统调用：服务器等待有新的客户端发来请求

recvfrom-针对udp服务，recvfrom会从Recv-Q取值，然后往上传

recv-针对tcp服务，会把数据往底层传输，底层会进行发送确认，recv收到的数据包都是发送确认过的

2.5 UDP客户端编程模型

UDP能发就发，大不了没人接收，最终数据包就湮灭在链路上了。因此UDP发数据包跟有没有服务器都不重要，它是不知道自己能不能收到的。
socket()获取操作系统抽象数据结构的对象
bind()不建议做，改填写自己的端口，发送UDP数据包，src ip：port dest ip：port bind(88991)

客户端代码会在不同的机器上运行，无法保证每个客户端都没有使用8891的端口号，因此不调用bind，src ip：port没有信息

为了能够将这个数据发送到网卡上，内核就会自动的选择一个当前系统没有被使用的端口号作为src
sendto()向某一个IP和port上发送数据包

三、UDP协议抓包分析

UDP从协议角度上，只有目的端口、源端口的数据，不提供任何跟有序无丢失有关的传输帮助
UDP面向数据报协议，TCP面向连接的协议

TCP：彼此之间已经建立好关系了，彼此绑定了，一个服务只有一个链接

UDP：不需要和客户端建立连接，就像是丢报纸，直接丢给客户端（收不收到无所谓了）
UDP丢包：服务器根本就不存在（对应的端口号没有），UDP到了网络层，网络传送给传输层，传输层没有缓存来存这个数据，自然这个数据就丢失了

还有一种丢包：链路和路由选择时，会引起丢失

可靠传输：有超时重传机制，发送端要暂存这个数据包，但是这个在UDP中是不具有的，UDP是不可靠传输

UDP的数据包在网络传输中，信号衰减没了

如果服务器开着，没有端口号，会发不存在端口号的报错
假丢包：服务器存在，端口号也正常的，但是由于服务器的执行太慢了（比如：getchar();），迟迟不能执行到recvfrom的接口处，此时数据包到达该机器后，分配给UDP层，UDP层发现数据包的端口和我的一样，把这个数据包暂时存放在缓存区里，缓存区里是接收数据包（只要是端口号是这个服务器，就接收，仓库里按照数据包进行管理）

数据包没有发现粘包

在UDP中，缓存区就像是放了很多很多大小一致的箱子 （毕竟箱子是有限的，当数据包过多时，在发送数据包时就会发生丢包了），用来存放每个包，当取的时候直接取箱子就好了，不会发生粘包。

UDP没有发送确认机制的缓存，但是会有存储数据包的缓存，UDP会收到来自五湖四海的数据包，因此就只能一个结构体一个结构体的保管。只是这个缓存区里的数据，传输层确认这个数据是否有序，是否丢失，不确定。

但是TCP就不一样了，容易发生粘包（TCP缓存区里只能存放一个源地址的信息）
UDP的缓存怎么知道哪个是一个包呢？

定长。如果数据包过大，就会丢掉，或者剩下一部分

四、小结

相信你已经对UDP有一个深入的了解了，接下来，我们将带来一个新的协议TCP，或许它和UDP有这样那样相同或者不同的地方亟待我们去探索。