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介绍UDP协议，并提供一个适用于客户端和服务器端的实例子程序。
关键词：Linux；UDP协议；TCP/IP协议；程序设计
UDP Protocol Program Based on Linux
LIU Chang, PENG Chuwu
(School of Electrical Engineering, Hunan University, Changsha 410082,China)
Key words: Linux; UDP protocol; TCP/IP protocol; programming
UDP(User Datagram Protocol)是一个面向数据报的简单传输层协议，它为应用程序发送和接收数据报。它是一种无连接协议，即它不像TCP那样需要建立服务器与客户端的连接才可以工作。
UDP是个很简单的协议，它建立在IP协议之上，利用IP数据报提供一种无连接的高效率的服务。它不保证数据的可靠，不进行重传，时延较短，很适用实时性要求高而不需要数据绝对可靠的应用。在网络通信质量较好的情况下，UDP体现出高效率，这适合于传送少量报文的应用，其可靠性由应用程序来保证，如：接收信号后向源方返回一个回响，超时重发、数据检验等功能需应用程序来实现。UDP不提供流控制，它按发送方的速率发送数据，而不管接收方的缓存区大小，这样容易造成溢出错误。由于UDP不存在客户端与服务器的连接，它可用同一个套接字向不同的目标发送数据报；同样，UDP可以是双向的，所以也可通过同一个套接字从几个不同的发送源接收数据报。?
UDP是个很简单的协议，它建立在IP协议之上，利用IP数据报提供一种无连接的高效率的服务。它不保证数据的可靠，不进行重传，时延较短，很适用实时性要求高而不需要数据绝对可靠的应用。在网络通信质量较好的情况下，UDP体现出高效率，这适合于传送少量报文的应用，其可靠性由应用程序来保证，如：接收信号后向源方返回一个回响，超时重发、数据检验等功能需应用程序来实现。UDP不提供流控制，它按发送方的速率发送数据，而不管接收方的缓存区大小，这样容易造成溢出错误。由于UDP不存在客户端与服务器的连接，它可用同一个套接字向不同的目标发送数据报；同样，UDP可以是双向的，所以也可通过同一个套接字从几个不同的发送源接收数据报。?
linux系统是通过套接字来进行网络编程的。下面介绍几个UDP数据报编程用到的基本套接字函数：
网络程序通过socket和其他几个函数调用，会返回一个用于通信的套接字描述符。Linux应用程序在执行任何形式的I/O的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。因此，我们可以将创建的套接字描述符看成普通文件的描述符来操作，并可以通过向套接字描述符读写操作实现网络之间的数据交流，这就是linux设备无关性的好处。
(1)int socket(int domain,int type,int protocol)
函数socket()用于创建一个套接字描述符。参数domain说明网络程序所在的主机采用的通信协议(AFUNIX和AFINET等)。AFUNIX只能用于单一的UNIX系统进程间通信，而AFINET是针对Internet的，因而可以允许在远程主机之间通信。一般把它赋为AFINET。参数type指明创建的套接字类型，对应的参数值为SOCKDGRAM：数据报套接字，表明用的是UDP协议，提供无序的、不可靠的、无连接的通信。参数protocol，由于指定了type，所以这里一般只要用0来代替即可。?
socket()得到套接字描述符，为网络通信做基本的准备工作，调用成功时将返回文件描述符，失败时将返回-1，通过查看error文件可以知道有关出错的详细信息。
(2)int bind(int sockfd，struct sockaddr*myaddr,int addrlen)
得到套接字描述符后，将套接口和机器上的一定的端口号绑定在一起。sockfd是调用socket函数返回的文件描述符；addrlen是sockaddr结构的长度：myaddr是一个指向sockaddr结构的指针，它保存着本地套接字的地址(即端口和IP地址)信息。不过由于系统兼容性的问题，一般不使用这个结构，而使用另外一个结构(struct sockaddrin)来代替。bind()函数在成功被调用时返回0，如果出错返回-1。
结构类型struct sockaddrin保存着套接口的地址信息，定义如下：
struct sockaddrin｛short int sinfamily；／*地址族*／
unsigned short int sinport；／*端口号*／
struct inaddr sinaddr；／*IP地址*／
unsigned char sinzero［8］；｝／*填充0以保持与struct sockaddr同样大小*／
这个数据结构使得使用其中的各个元素更为方便，sinzero(它用来将sockaddrin结构填充到与sockaddr结构同样的长度)应该用bzero()或memset()函数将其置为0。另外，一个指向sockaddrin数据结构的指针可以强行转换为一个指向数据结构sockaddr的指针，反之亦然。
(3)int close(int sockfd)
函数close用来关闭一个套接字描述符，参数sockfd为指定要关闭的套接字描述符，函数close()在成功执行时返回0，否则返回-1。
以上三个函数中，前两个要包含头文件#include〈sys／types.h〉和#include〈sys／socket.h〉，后一个包含#include〈unistd.h〉。再介绍两个用于UDP协议的接收和发送函数，包含头文件#include〈sys／socket.h〉：
int sendto(int sockfd，const void*msg,int len,unsigned int flags,struct
3利用UDP数据报编程
UDP协议有自己的通信模型。首先由UDP服务器调用函数socket创建一个数据报类型的套接字，然后服务器调用bind函数绑定在一个默认的UDP端口上，接着调用函数recvfrom在指定的端口上等待UDP客户机数据报的到来。而UDP客户机首先也调用函数socket创建一个数据报类型的套接字，然后调用函数sendto向UDP服务器发送数据报。需要注意的是，UDP客户机应用程序通常不需要调用函数bind将套接字绑定到某个固定的端口，linux操作系统会为进程分配一个空闲的端口号。UDP服务器进程接收到客户机发来的数据报后，将从recvfrom函数中返回，对数据报进行相关处理后，再调用sendto函数将结果返回到客户端。
通常，客户端的设计和实现比服务器端的要容易一些，典型的UDP服务器与操作系统进行交互作用，而且大多数需要同时处理多个客户。一个UDP客户机启动后直接与单个服务器通信，然后就结束了。而对于服务器来说，它启动后处于休眠状态，等待客户请求的到来。当客户数据报到达时，服务器苏醒过来，数据报中可能包含来自客户的某种形式的请求消息。一个基本的UDP通信过程如图1所示。
网络程序通过socket和其他几个函数调用，会返回一个用于通信的套接字描述符。Linux应用程序在执行任何形式的I/O的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。因此，我们可以将创建的套接字描述符看成普通文件的描述符来操作，并可以通过向套接字描述符读写操作实现网络之间的数据交流，这就是linux设备无关性的好处。
(1)int socket(int domain,int type,int protocol)
函数socket()用于创建一个套接字描述符。参数domain说明网络程序所在的主机采用的通信协议(AFUNIX和AFINET等)。AFUNIX只能用于单一的UNIX系统进程间通信，而AFINET是针对Internet的，因而可以允许在远程主机之间通信。一般把它赋为AFINET。参数type指明创建的套接字类型，对应的参数值为SOCKDGRAM：数据报套接字，表明用的是UDP协议，提供无序的、不可靠的、无连接的通信。参数protocol，由于指定了type，所以这里一般只要用0来代替即可。?
socket()得到套接字描述符，为网络通信做基本的准备工作，调用成功时将返回文件描述符，失败时将返回-1，通过查看error文件可以知道有关出错的详细信息。
(2)int bind(int sockfd，struct sockaddr*myaddr,int addrlen)
得到套接字描述符后，将套接口和机器上的一定的端口号绑定在一起。sockfd是调用socket函数返回的文件描述符；addrlen是sockaddr结构的长度：myaddr是一个指向sockaddr结构的指针，它保存着本地套接字的地址(即端口和IP地址)信息。不过由于系统兼容性的问题，一般不使用这个结构，而使用另外一个结构(struct sockaddrin)来代替。bind()函数在成功被调用时返回0，如果出错返回-1。
结构类型struct sockaddrin保存着套接口的地址信息，定义如下：
struct sockaddrin｛short int sinfamily；／*地址族*／
unsigned short int sinport；／*端口号*／
struct inaddr sinaddr；／*IP地址*／
unsigned char sinzero［8］；｝／*填充0以保持与struct sockaddr同样大小*／
这个数据结构使得使用其中的各个元素更为方便，sinzero(它用来将sockaddrin结构填充到与sockaddr结构同样的长度)应该用bzero()或memset()函数将其置为0。另外，一个指向sockaddrin数据结构的指针可以强行转换为一个指向数据结构sockaddr的指针，反之亦然。
(3)int close(int sockfd)
函数close用来关闭一个套接字描述符，参数sockfd为指定要关闭的套接字描述符，函数close()在成功执行时返回0，否则返回-1。
以上三个函数中，前两个要包含头文件#include〈sys／types.h〉和#include〈sys／socket.h〉，后一个包含#include〈unistd.h〉。再介绍两个用于UDP协议的接收和发送函数，包含头文件#include〈sys／socket.h〉：
int sendto(int sockfd，const void*msg,int len,unsigned int flags,struct
3利用UDP数据报编程
UDP协议有自己的通信模型。首先由UDP服务器调用函数socket创建一个数据报类型的套接字，然后服务器调用bind函数绑定在一个默认的UDP端口上，接着调用函数recvfrom在指定的端口上等待UDP客户机数据报的到来。而UDP客户机首先也调用函数socket创建一个数据报类型的套接字，然后调用函数sendto向UDP服务器发送数据报。需要注意的是，UDP客户机应用程序通常不需要调用函数bind将套接字绑定到某个固定的端口，linux操作系统会为进程分配一个空闲的端口号。UDP服务器进程接收到客户机发来的数据报后，将从recvfrom函数中返回，对数据报进行相关处理后，再调用sendto函数将结果返回到客户端。
通常，客户端的设计和实现比服务器端的要容易一些，典型的UDP服务器与操作系统进行交互作用，而且大多数需要同时处理多个客户。一个UDP客户机启动后直接与单个服务器通信，然后就结束了。而对于服务器来说，它启动后处于休眠状态，等待客户请求的到来。当客户数据报到达时，服务器苏醒过来，数据报中可能包含来自客户的某种形式的请求消息。一个基本的UDP通信过程如图1所示。
4结束语
本文介绍了UDP套接字的通信机制。UDP是一个面向数据报的简单传输层协议。建议网络环境好，要求资源少的采用UDP,如很多实时系统一般采用UDP协议进行数据的网络传输。如果需要对接收的UDP数据报进行排序和流量控制，并保证数据报的可靠性， 则必须在应用程序中增加一些控制机制。
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