UDP知识点总结

UDP无连接不可靠数据报服务

无连接：收发数据只用指定双发的ip端口，存写数据的来源 ip端口

不可靠：尽可能传输

UDP报文的特点

UDP服务器端代码：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main()
{
    // 1. 创建UDP套接字：SOCK_DGRAM代表UDP协议
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if ( sockfd == -1 )
    {
        exit(1);
    }

    // 2. 绑定本地IP和端口（UDP也需要绑定，让客户端知道往哪个端口发消息）
    struct sockaddr_in saddr;
    memset(&saddr,0,sizeof(saddr));
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(6000);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));
    if( res == -1 )
    {
        printf("bind err\n");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in caddr; // 用于存储客户端的地址信息
    while(1)
    {
        int len = sizeof(caddr);
        char buff[128] = {0};
        // 3. 接收客户端消息：recvfrom是UDP专用的接收函数（阻塞等待）
        // 会同时获取客户端的地址信息（存在caddr中）
        recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&caddr,&len);
        printf("buff=%s\n",buff);

        // 4. 回复客户端消息：sendto通过caddr指定回复的目标客户端
        sendto(sockfd,"ok",2,0,(struct sockaddr*)&caddr,sizeof(caddr));
    }

    close(sockfd);
}

套接字类型
- UDP 使用SOCK_DGRAM（数据报），TCP 使用SOCK_STREAM（字节流）；
- UDP 是 "无连接" 协议，不需要listen()/accept()/connect()，直接通过recvfrom/sendto收发消息。
收发函数
- UDP 用recvfrom/sendto：必须指定目标客户端的地址（因为无连接，每次收发都要明确对方地址）；
- TCP 用recv/send：连接建立后，直接通过已连接的套接字通信（不需要每次指定地址）。
连接特性
- UDP 无连接：客户端不需要 "连接"，直接往服务器端口发消息即可；
- 服务器通过recvfrom获取客户端地址，再用sendto回复。

代码运行逻辑

服务器启动后，绑定127.0.0.1:6000端口；
进入循环，阻塞在recvfrom等待客户端消息；
客户端向127.0.0.1:6000发送消息后，服务器通过recvfrom接收消息和客户端地址；
服务器打印消息，并通过sendto向该客户端回复 "ok"；
循环等待下一条消息。

UDP客户端代码

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main()
{
    // 1. 创建UDP套接字（SOCK_DGRAM表示UDP协议）
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//udp
    if ( sockfd == -1 )
    {
        exit(1);
    }

    // 2. 配置服务器的IP和端口（指定消息要发送到的目标）
    struct sockaddr_in saddr;//ser ip port
    memset(&saddr,0,sizeof(saddr));
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(6000);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    while( 1 )
    {
        printf("input:\n");
        char buff[128] = {0};
        fgets(buff,128,stdin); // 从键盘输入要发送的内容

        // 输入"end"则退出循环
        if ( strncmp(buff,"end",3) == 0 )
        {
            break;
        }

        // 3. 向服务器发送消息（sendto指定目标服务器地址）
        sendto(sockfd,buff,strlen(buff)-1,0,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));
        
        memset(buff,0,128); // 清空缓冲区
        int len = sizeof(saddr);
        // 4. 接收服务器的回复（recvfrom获取服务器的回复）
        recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&saddr,&len);
        printf("buff=%s\n",buff);
    }

    close(sockfd); // 关闭套接字
    exit(0);
}

无连接通信 UDP 客户端不需要像 TCP 那样调用connect()建立连接，直接通过sendto指定服务器地址即可发送消息，是 "无状态" 的通信方式。
收发函数的使用
- 用sendto发送消息：必须传入服务器的地址结构体（明确消息发往哪里）；
- 用recvfrom接收回复：会同时获取服务器的地址（实际场景中可用于区分不同服务器）。
循环交互逻辑 客户端通过while(1)实现 "多次输入→发送→接收回复" 的循环，输入 "end" 可退出，符合实际场景中多次通信的需求。

与 UDP 服务器的通信流程

客户端创建 UDP 套接字，配置服务器的 IP（127.0.0.1）和端口（6000）；
客户端输入消息，通过sendto发送到服务器；
服务器通过recvfrom接收消息，处理后用sendto回复 "ok"；
客户端通过recvfrom接收回复并打印；
重复上述步骤，直到输入 "end" 退出。

测试

UDP 客户端与服务器的通信测试结果，体现了 UDP 无连接通信的核心特性，可从以下几点分析：

1. 测试流程与现象

服务器（左侧终端） ：启动./udpser后，依次接收到客户端发送的hello、abc、1234、777，并打印这些消息；
客户端（右侧两个终端） ：启动./udpcli后，输入消息（如hello），发送给服务器后收到回复ok，实现 "输入→发送→接收回复" 的循环。

2. 体现的 UDP 特性

无连接、多客户端支持 ：右侧启动了两个客户端 ，都能向同一服务器发送消息，服务器无需 "建立连接" 即可接收所有客户端的消息（UDP 无连接特性，不区分客户端，只根据recvfrom获取的地址回复）；
轻量交互 ：客户端无需像 TCP 那样先connect，直接发送消息，流程更简洁；
数据报通信 ：每个sendto对应一个独立的数据报，服务器按收到的顺序打印（UDP 不保证顺序，但本测试中网络稳定，顺序一致）。

无连接特性

该现象是 UDP 无连接通信 的典型特征：关闭 UDP 服务器后，客户端调用sendto()发送数据依然成功、无报错，仅卡在recvfrom()阻塞等待回复 → 完美证明 UDP 无连接本质。

UDP 面试核心要点

1. 基本定义

是无连接、不可靠、基于数据报的传输层协议，全称为 User Datagram Protocol（用户数据报协议）。

2. 核心特性

特性	说明
无连接	无需`connect()`建立连接，客户端 / 服务器无专属链路，互相不感知对方状态。
不可靠	无确认、无重传、无差错恢复，数据可能丢包、乱序，不保证送达。
基于数据报	每个`sendto()`对应一个独立数据报，大小受限（通常不超过 65535 字节）。
轻量高效	无连接开销、头部仅 8 字节（TCP 头部 20~60 字节），传输速度快。

3. 关键函数（代码层面）

套接字创建：socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)（SOCK_DGRAM表示 UDP）。
发送：sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen) → 需指定目标地址，不校验对端状态，发送即返回成功。
接收：recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen) → 阻塞等待，可获取发送方地址。

4. 与 TCP 的核心区别

维度	TCP（有连接）	UDP（无连接）
连接关系	需建立专属链路，感知对端状态	无链路、无绑定，不感知对端状态
可靠性	可靠（确认、重传、有序）	不可靠（无确认、可能丢包）
效率	低（连接 / 头部开销大）	高（轻量、无额外开销）
适用场景	文件传输、登录等（需可靠）	直播、语音、DNS 查询等（需实时）

5. 典型场景

适用于实时性优先、可容忍少量丢包的场景：直播 / 视频流、语音通话、DNS 查询、物联网传感器数据传输等。

6. 高频面试题

问：UDP 为什么无连接？答：客户端与服务器无专属通信链路，无需建立连接即可收发数据，互相不感知对方状态。
问：UDP 发送数据一定能到吗？答：不一定，UDP 无确认 / 重传机制，数据可能在网络中丢失，仅保证 "发出去"。
问：UDP 头部有哪些字段？答：源端口、目的端口、长度、校验和（共 8 字节）。