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UDP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)

UDP初識(shí)

• UDP（User Datagram Protocol）是一種無連接的傳輸層協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院陀行蛐?#xff0c;但具有傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)。
• UDP協(xié)議可以用于音頻、視頻、游戲等實(shí)時(shí)應(yīng)用場景，因?yàn)檫@些應(yīng)用對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求較高，而對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院陀行蛐砸筝^低。
• UDP通信的優(yōu)點(diǎn)是速度快，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用場景，但缺點(diǎn)是不可靠，容易丟失數(shù)據(jù)，因此在需要保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的場景下不適用。
  UDP通信的基本流程如下：

1. 發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)打包成UDP數(shù)據(jù)包，包括目標(biāo)IP地址、目標(biāo)端口號(hào)、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)內(nèi)容等信息。

2. 發(fā)送端將UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)。

3. 接收端接收到UDP數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)包中的信息解析出來，包括發(fā)送端IP地址、發(fā)送端端口號(hào)、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)內(nèi)容等信息。

4. 接收端根據(jù)發(fā)送端的IP地址和端口號(hào)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的應(yīng)用程序中進(jìn)行處理。

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UDP知識(shí)要點(diǎn)

1. UDP網(wǎng)絡(luò)通信本質(zhì)不區(qū)分客戶端和服務(wù)端，在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)將發(fā)送數(shù)據(jù)的一方稱為客戶端，將接收數(shù)據(jù)的一方稱為服務(wù)端。
   • 在實(shí)際應(yīng)用中，客戶端通常是發(fā)送請求的一方，服務(wù)端通常是提供服務(wù)的一方。例如，在客戶端與服務(wù)端之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)游戲通信時(shí)，客戶端會(huì)向服務(wù)端發(fā)送游戲請求，服務(wù)端會(huì)接收請求并處理，然后再將處理結(jié)果發(fā)送回客戶端。在這種情況下，客戶端和服務(wù)端的角色是明確的。
2. UDP協(xié)議可以直接通過對方IP地址和端口號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)，而不需要像TCP協(xié)議那樣需要先建立連接。
   • 在UDP協(xié)議中，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)需要指定目標(biāo)主機(jī)的IP地址和端口號(hào)，數(shù)據(jù)直接發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)。接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過綁定本地IP地址和端口號(hào)來指定接收數(shù)據(jù)的地址和端口號(hào)，然后等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，就可以直接從數(shù)據(jù)包中獲取發(fā)送方的IP地址和端口號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)直接通信。
3. 在UDP協(xié)議中，可以指定一個(gè)固定的端口用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，也可以讓操作系統(tǒng)自動(dòng)選擇一個(gè)空閑端口。
   • 在發(fā)送UDP數(shù)據(jù)時(shí)，可以指定源端口和目標(biāo)端口。如果指定了源端口，那么每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)使用該端口。如果未指定源端口，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)空閑端口，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收UDP數(shù)據(jù)時(shí)，可以指定一個(gè)固定的端口來接收數(shù)據(jù)。如果未指定端口，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)空閑端口來接收數(shù)據(jù)。

socket類的使用

• 參看python之TCP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)的socket類的使用部分的內(nèi)容
• 栗子

1. 創(chuàng)建UDP套接字對象：

   import socket# 創(chuàng)建UDP套接字對象
   udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
   

2. 綁定本地IP地址和端口號(hào)：

   # 綁定本地IP地址和端口號(hào)
   local_addr = ('127.0.0.1', 8888)
   udp_socket.bind(local_addr)
   

3. 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)：

   # 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)
   dest_addr = ('127.0.0.1', 9999)
   send_data = 'Hello, UDP!'
   udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)
   

4. 接收UDP數(shù)據(jù)：

   # 接收UDP數(shù)據(jù)
   recv_data, remote_addr = udp_socket.recvfrom(1024)
   print('Received from %s:%s' % remote_addr)
   print(recv_data.decode('utf-8'))
   

5. 關(guān)閉UDP套接字對象：

   # 關(guān)閉UDP套接字對象
   udp_socket.close()
   

UDP發(fā)送數(shù)據(jù)開發(fā)流程分析

• 服務(wù)端：
  1. 創(chuàng)建UDP套接字對象
  2. 綁定本地IP地址和端口號(hào)
  3. 接收UDP數(shù)據(jù)
  4. 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)
  5. 關(guān)閉UDP套接字對象
• 客戶端：
  1. 創(chuàng)建UDP套接字對象
  2. 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)
  3. 接收UDP數(shù)據(jù)
  4. 關(guān)閉UDP套接字對象

UDP服務(wù)客戶端通信栗子

• UDP服務(wù)端

import socketif __name__ == '__main__':# 創(chuàng)建UDP套接字對象udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)# 設(shè)置為非阻塞模式udp_socket.setblocking(False)# 綁定本地IP地址和端口號(hào)local_addr = ('127.0.0.1', 8888)udp_socket.bind(local_addr)while True:try:# 接收UDP數(shù)據(jù)recv_data, remote_addr = udp_socket.recvfrom(1024)print('Received from %s:%s' % remote_addr)print(recv_data.decode('utf-8'))# 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)send_data = 'Hello, UDP客戶端!'udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), remote_addr)except BlockingIOError:pass# 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)send_data = 'Hello, UDP客戶端!'udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), remote_addr)# 關(guān)閉UDP套接字對象udp_socket.close()

• UDP客戶端

import socket
if __name__ == '__main__':# 創(chuàng)建UDP套接字對象udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)# 設(shè)置為非阻塞模式udp_socket.setblocking(False)# 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)dest_addr = ('127.0.0.1', 8888)send_data = 'Hello, UDP服務(wù)端!'udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)# 接收UDP數(shù)據(jù)while True:try:recv_data, remote_addr = udp_socket.recvfrom(1024)print('Received from %s:%s' % remote_addr)print(recv_data.decode('utf-8'))breakexcept BlockingIOError:pass# 關(guān)閉UDP套接字對象udp_socket.close()

UDP廣播發(fā)送

• 廣播地址(Broadcast Address)是專門用于同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)中所有工作站進(jìn)行發(fā)送的一個(gè)地址

• 廣播地址是一個(gè)特殊的IP地址，用于向一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。在IPv4中，廣播地址是由主機(jī)地址全為1和網(wǎng)絡(luò)地址組成的地址。例如，如果你的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.1.0，那么廣播地址就是192.168.1.255。

import socketif __name__ == '__main__':# 創(chuàng)建UDP套接字對象 將UDP套接字對象設(shè)置為廣播模式udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)# 設(shè)置廣播選項(xiàng) socket.SO_BROADCAST廣播udp_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)# 廣播地址dest_addr = ('192.168.1.255', 8888)# 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)send_data = 'Hello, UDP broadcast!'udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)# 關(guān)閉UDP套接字對象udp_socket.close()