udp协议实现tcp协议

面向连接的TCP：“面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话，必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，我们这里只做简单、形象的介绍，你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接，使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机，对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

面向非连接的UDP协议：“面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。这与现在风行的手机短信非常相似：你在发短信的时候，只需要输入对方手机号就可以了。UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如，我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。例如，在默认状态下，一次“ping” *** 作发送4个数据包。大家可以看到，发送的数据包数量是4包，收到的也是4包（因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包）。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议，没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程，所以它的通信效果高；但也正因为如此，它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息，因此有时会出现收不到消息的情况。TCP协议和UDP协议各有所长、各有所短，适用于不同要求的通信环境。

它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！

（1） UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。　

B并不用确定A的端口号，因为UDP本身就是不面向连接的数据传送，所以不存在连接问题。

参考如下：

UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术（ *** 作系统给应用程序提供的一组API叫做Socket API），是基于TCP/IP协议的网络通信的基本 *** 作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。

socket可以视为是应用层和传输层之间的通信桥梁；

传输层的核心协议有两种：TCP,UDP；socket API也有对应的两组，由于TCP和UDP协议差别很大,因此,这两组API差别也挺大。

分类：

Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类：

流套接字：使用传输层TCP协议

TCP，即Transmission Control Protocol（传输控制协议），传输层协议；

TCP的特点：

有连接：像打电话,得先接通,才能交互数据；

可靠传输：传输过程中,发送方知道接收方有没有收到数据（打电话就是可靠传输）；

面向字节流：以字节为单位进行传输(非常类似于文件 *** 作中的字节流)；

全双工：一条链路,双向通信；

有接收缓冲区，也有发送缓冲区。

大小不限

对于字节流来说，可以简单的理解为，传输数据是基于IO流，流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下，是无边界的数据，可以多次发送，也可以分开多次接收。

数据报套接字：使用传输层UDP协议

UDP，即User Datagram Protocol（用户数据报协议），传输层协议。

UDP的特点：

无连接：像发微信,不需要接通,直接就能发数据；

不可靠传输：传输过程中,发送方不知道接收方有没有收到数据（发微信就是不可靠传输）；

面向数据报：以数据报为单位进行传输(一个数据报都会明确大小)一次发送/接收必须是一个完整的数据报,不能是半个,也不能是一个半；

全双工：一条链路，双向通信；

有接收缓冲区，无发送缓冲区；

大小受限：一次最多传输64k；

对于数据报来说，可以简单的理解为，传输数据是一块一块的，发送一块数据假如100个字节，必须一次发送，接收也必须一次接收100个字节，而不能分100次，每次接收1个字节。

原始套接字

原始套接字用于自定义传输层协议，用于读写内核没有处理的IP协议数据。

二、UDP数据报套接字编程

UDPSocket中，主要涉及到两类：DatagramSocket、DatagramPacket;

DatagramSocket API

DatagramSocket 创建了一个UDP版本的Socket对象，用于发送和接收UDP数据报，代表着 *** 作系统中的一个socket文件，（ *** 作系统实现的功能–>）代表着网卡硬件设备的抽象体现。

DatagramSocket 构造方法:

方法签名 方法说明

DatagramSocket() 创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意一个随机端口（一般用于客户端）

DatagramSocket(int port) 创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口（一般用于服务端）

DatagramSocket 方法：

方法签名 方法说明

void receive(DatagramPacket p) 从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待）

void send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）

void close() 关闭此数据报套接字

DatagramPacket API

代表了一个UDP数据报，是UDP Socket发送和接收的数据报，每次发送/接收数据报，都是在传输一个DatagramPacket对象。

DatagramPacket 构造方法：

方法签名 方法说明

DatagramPacket(byte[] buf, int length) 构造一个DatagramPacket以用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组(第一个参数buf)中，接收指定长度(第二个参数length)

DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length,SocketAddress address) 构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组(第一个参数buf)中，从0到指定长度(第二个参数length)。address指定目的主机的IP和端口号

DatagramPacket 方法：

方法签名 方法说明

InetAddress getAddress() 从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址

int getPort() 从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号

byte[] getData() 获取数据报中的数据

构造UDP发送的数据报时，需要传入 SocketAddress ，该对象可以使用 InetSocketAddress 来创建。

InetSocketAddress API

InetSocketAddress （ SocketAddress 的子类 ）构造方法：

方法签名 方法说明

InetSocketAddress(InetAddress addr, int port) 创建一个Socket地址，包含IP地址和端口号

示例1：写一个简单的客户端服务程序，回显服务（EchoSever）

在这里插入描述

构建Socket对象有很多失败的可能：

端口号已经被占用，同一个主机的两个程序不能有相同的端口号（这就好比两个人不能拥有相同的电话号码）；

此处，多个进程不能绑定同一个端口号，但是一个进程可以绑定多个端口，（这就好比一个人可以拥有多个手机号），一个进程可以创建多个Socket对象，每个Socket都绑定自己的端口。

每个进程能够打开的文件个数是有上限的，如果进程之间已经打开了很多文件，就可能导致此时的Socket文件不能顺利打开；

在这里插入描述

这个长度不一定是1024，假设这里的UDP数据最长是1024，实际的数据可能不够1024

在这里插入描述

这里的参数不再是一个空的字节数组了，response是刚才根据请求计算的得到的响应，是非空的，DatagramPacket 里面的数据就是String response的数据。

responsegetBytes()length：这里拿到的是字节数组的长度（字节的个数），而responselength得到的是字符的长度。

五元组

一次通信是由5个核心信息描述的：源IP、 源端口、 目的IP、 目的端口、 协议类型。

站在客户端角度：

源IP:本机IP；

源端口：系统分配的端口；

目的IP：服务器的IP；

目的端口：服务器的端口；

协议类型：TCP；

站在服务器的角度：

源IP:服务器程序本机的IP；

源端口：服务器绑定的端口（此处手动指定了9090）；

目的IP：包含在收到的数据报中（客户端的IP）；

目的端口：包含在收到的数据报中（客户端的端口）；

协议类型：UDP；

多播环境就是4k服务器是多播源，测试设备是多播组的成员。这种情况下，我觉得多播不比单播好，而且还差。还有组播报文由于协议要求在无线空口没有ACK机制保障，为了纯组播报文能够稳定发送，通常会以低速报文形式发送。

Internet 协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据报的方法。RFC 768描述了 UDP。

Internet 的传输层有两个主要协议，互为补充。无连接的是 UDP，它除了给应用程序发送数据包功能并允许它们在所需的层次上架构自己的协议之外，几乎没有做什么特别的的事情。面向连接的是TCP，该协议几乎做了所有的事情。

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