UDP协议设计与实现

udp协议设计与实现
一、网络协议栈结构
二、UDP协议功能
无连接传输: 不保证端到端数据传输的可靠性, 一定程度上保证了数据传输实时性, 适合多媒体数据传输.
三、UDP协议设计
1.UDP协议语法
用户数据报: UDP首部+数据,以字节为单位;
其中首部最小为8个字节，包含4个字段；
源端口号：2个字节，发送方应用层协议进程编号；
目的端口号：2个字节，接收方应用层协议进程编号；
长度：UDP首部+数据长度。

校验和：2个字节，伪首部+首部+数据
端口号理解
服务器端口号
周知端口号：数值一般为0~1023。

注册端口号：数值为1024~49151，为没有熟知端口号的应用服
务器程序使用；这个范围的端口号必须在IANA 登记，以防止重复使用。

客户端口号（或动态端口号）：数值为49152~65535，留给客户应用程序暂时使用，由操作系统临时分配。

当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号；通信结束后，客户端口号立即释放，可供其他客户程序以后使用。

四、UDP协议语义
五、UDP协议时序关系
发送方接收方
UDP报文
UDP报文
发送方或接收方可以随时发送UDP报文给对方。

接收到UDP报文后，检查校验和，如果错误直接丢弃，然后不做任何处理；再检查目的端口号，如果目的端口号对应的上层进程接收队列存在，则接收；否则调用ICMP协议发送端口不可达ICMP差错报告。

五、UDP协议实现
发送方：transport_udp_send.cpp (.h)
定义一个UDP协议数据单元数据结构
定义变量：
Struct source_address
{
Source_ip;
Source_port;
}
Source_port = ;
server_port =;
Source_address= ;
server_address=;
AF= ;
PROTOCOL= ;
TYPE = 0 OR 1; 0: 表示TCP= SOCK_STREAM; 1: 表示udp= SOCK_DGRAM;
SOCKET_ID=;
sockid＝socket（af，type，protocol）
af(Address Family)—网络地址类型，一般为AF_INET =1，表示在Internet中使用；
type—传输层通信协议类型，SOCK_STREAM表示面向连接的字节流通信方式，SOCK_DGRAM表示无连接的数据报通信方式；
protocol—网络通信协议指定为IPPROTO_IP = 0X0800；
返回值sockid是一个整数，即socket号,用一个计数器产生；sockid＝socket（af，type，protocol）
{
初始化变量：AF, TYPE, PROTOCOL, SOURCE_IP, SOURCE_PORT;
其中，SOURCE_IP从配置文件中读取,可直接赋值;
SOURCE_PORT通过一个计数器随机产生,范围为：49152~65535；返回值：当前进程号；
注意：SOURCE_PORT 在一个终端具有唯一性。

}
sendto（sockid，buf，buflen，flags，destadd，addrlen）
{
初始化：server_ip ,server_Port;
构建一个UDP报文: udp_buffer；注意计算校验和；
调用network_ip_send(udp_buffer,destination_ip, ip_size ) 发送；}
发送方发送流程（调用位置：MAIN）
Main()
{
sockid＝socket（af，type，protocol）
打开文件；
While(;;)
{
从文件中读取数据buf；
sendto（sockid，buf，buflen，flags，destadd，addrlen）
直到把文件传输完毕；
}
}
接收方（服务器）network_udp_recv.cpp(*.h)
定义一个UDP协议数据单元首部数据结构；
定义变量：
Struct destination_address{
Destination_ip;
Destination_port;
}
Source_port = ;
server_port =;
Source_address= ;
server_address=;
AF= ;
PROTOCOL= ;
TYPE = 0 OR 1; 0: 表示TCP= SOCK_STREAM; 1: 表示udp= SOCK_DGRAM;
SOCKET_ID=;
sockid＝socket（af，type，protocol）
bind（sockid，Servaddr，addrlen ）
sockid，已获得的socket号。

Servaddr，本地socketaddr_in地址结构变量：包括本地主机IP地址+端口号。

addrlen，表示以字节为单位本地socket地址结构的长度。

bind（sockid，Servaddr，addrlen ）
{
初始化server_ip, server_port （注册端口号）.
}
recvfrom（sockid，buf，buflen，flags，souradd_IP，addrlen）{
接收UDP数据于buf;
利用souradd_IP初始化SOURCE_IP;
利用UDP 首部中原PORT 初始化SOURCE_PORT;
校验和验证，如果失败，直接丢弃；
检查目的端口号，如果目的端口所在的接收队列存在，将数据保存到接收文件即可。

返回值: 接收数据长度,按字节计算;
}
接收方接收流程（调用位置：接收到IP分组，在对IP分组首部处理时, 当协议字段= 17时, 调用下面函数）
socket（af，type，protocol）// 仅调用一次
bind（sockid，Servaddr，addrlen ）// 仅调用一次
recvfrom（sockid，buf，buflen，flags，souradd_ip，addrlen）。