UDP服务器和客户端

什么是UDP服务器？

核心比喻：邮筒 vs 电话

理解UDP服务器最好的方式是与更常见的TCP服务器对比：

• TCP服务器像打电话：

  1. 客户必须先拨号（请求连接）。

  2. 服务器必须接听（接受连接）。

  3. 建立通话后，双方才能可靠地、按顺序地对话。

  4. 最后，一方说“再见”来挂断（关闭连接）。

• UDP服务器像投递明信片：

  1. 客户写一张明信片（数据包），上面写上收件人地址（服务器IP和端口）和寄件人地址（自己的IP和端口）。

  2. 把明信片扔进邮筒（通过网络发送出去）。不关心对方是否收到，也不会得到“明信片已投递”的通知。

  3. 服务器（一个专门收明信片的邮筒）每天会检查有没有新的明信片。

  4. 如果收到一张，它就看看内容，并且可以根据寄件人地址再写一张明信片寄回去。

  5. 整个过程没有“建立连接”和“挂断”的步骤。每一次通信都是独立的。

什么是UDP服务器？

一个 UDP服务器 就是一个在网络中某个特定地址（IP地址和端口号）上等待接收UDP数据包的程序。它的核心工作流程非常简单：

1. 开门营业：创建一个UDP类型的“邮筒”（Socket），并把它固定在一个具体的地址和端口上（Bind）。

2. 检查邮件：持续地、被动地检查这个“邮筒”里有没有任何人寄来的“明信片”（数据包）。

3. 处理并回复：每当收到一张“明信片”，它就处理里面的信息，然后根据明信片上的寄件人地址，选择是否回复一张新的“明信片”。

UDP服务器的关键特性

1. 无连接：服务器不与任何客户端建立长期的、专属的连接。一个服务器可以同时处理成千上万个不同客户端发来的数据包，每个数据包都是独立的。

2. 不可靠：它不保证客户端的消息一定能送到自己这里，也不保证自己回复的消息一定能送到客户端。消息可能在中途丢失。服务器对此不知情。

3. 简单高效：因为没有建立连接、维护连接、保证可靠性等开销，UDP服务器通常延迟更低、消耗的资源更少。

4. 面向数据包：数据是以一个个完整的“数据包”为单位发送和接收的。如果客户端发送了3次数据，服务器就会收到3个独立的数据包，边界清晰。

UDP服务器通常用于哪些场景？

正因为有以上特性，UDP服务器不适合网页浏览、文件传输、电子邮件等需要可靠性的服务，但它非常适合以下场景：

• 域名查询：当你访问 www.google.com 时，你的电脑会向DNS服务器（一个UDP服务器）发送一个简短的查询包，服务器会迅速回复一个IP地址。如果没收到回复，客户端再问一次就好了，很简单。

• 音视频流媒体：在线视频、语音通话（如VoIP）。丢失一两个数据包只会导致画面轻微模糊或声音稍有杂音，但如果为了重传丢失的包而延迟后续的包，反而会导致视频卡顿、声音断续，体验更差。速度比完美更重要。

• 在线游戏：特别是多人实时对战游戏。玩家的位置、动作等信息需要以极高的频率（每秒几十次）发送和接收。丢失一个位置信息没关系，只要下一秒的最新信息能马上到来即可。

• 广播/多播：一个服务器可以向网络中的多个客户端同时发送同一个数据包（例如时间同步服务）。

简单总结

所以，一个 UDP服务器 就是一个简单、高效、专注于快速接收和响应独立数据包的网络程序，它用“轻量”和“速度”换取了“可靠性”。

详细代码：

UDP服务器：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netinet/ip.h>
#include<strings.h>
#include<unistd.h>
#include<ctype.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/wait.h>
#include<pthread.h>

#define SERV_PORT 8000
#define MAXLINE 80

#define prrerxit(msg){\
    perror(msg); \
    exit(1); \
}

int main(){
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr,cliaddr;
    char buff[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    socklen_t cliaddr_len;
    
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
   // servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
   
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);

    bind(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
    printf("udp server ready ~\n");

    int n,i ;
    while(1){
        cliaddr_len =sizeof(cliaddr);
        n=recvfrom(sockfd,buff,MAXLINE,0,(struct  sockaddr *)&cliaddr,&cliaddr_len);
        if(n<0){
            prrerxit("recvfrom");
        }
    
        printf("received from %s : %d\n",
        inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,str,sizeof(str)),
        ntohs(cliaddr.sin_port));

        for(i=0;i<n;i++){
            buff[i]=toupper(buff[i]);
    }
        if(sendto(sockfd,buff,n,0, (struct  sockaddr *)&cliaddr,sizeof(cliaddr))<0){
            prrerxit("sendto");
        }

    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

UDP客户端：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netinet/ip.h>
#include<strings.h>
#include<unistd.h>
#include<ctype.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/wait.h>

#define SERV_PORT 8000
#define MAXLINE 80

int main(){
    struct sockaddr_in  servaddr,server_response_addr;
    socklen_t addr_len=sizeof(server_response_addr);
    int sockfd;
    int n ;
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    char buff[MAXLINE];
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    

    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);

    printf("UDP Client started ,Type message and press Enter :\n");
    while(1){

    printf("Input: ");
    fflush(stdout);
        if(fgets(buff,MAXLINE,stdin)==NULL){
            break;
        }
        n=strlen(buff);
        if(n<=0)break;
    
        //去掉换行符
        if(buff[n-1]=='\n'){
            buff[n-1]='\0';
            n--;
        }
    
        if(n==0)continue;

        n =  sendto(sockfd,buff,n,0,(struct  sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
    if(n<0){ 
        perror("sendto");
        break;
    }
     // n = recvfrom(sockfd,buff,MAXLINE,0,NULL,NULL);
    n=recvfrom(sockfd,buff,MAXLINE,0,(struct sockaddr *)&server_response_addr,&addr_len);
        if(n<0){
            perror("recvfrom");
            break;
        }
        
   printf("received from %s : %d\n",inet_ntop(AF_INET,&server_response_addr,str,sizeof(str)),
        ntohs(server_response_addr.sin_port)
         );
        if(n<0){
            perror("recvfrom");
            break;
        }
      
        printf("Server response: %s\n",buff);
        fflush(stdout);
    
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}