UD协议设计与实现.docx

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UD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：

Structsource_address

{

Source_ip;

Source_port;

}

Source_port=;

server_port=;

Source_address=;

server_address=;

AF=;

PROTOCOL=;

TYPE=0OR1;0:

表示TCP=SOCK_STREAM;1:

表示udp=SOCK_DGRAM;

SOCKET_ID=;

sockid＝socket（af，type，protocol）

af（AddressFamily）—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：

Structdestination_address{

Destination_ip;

Destination_port;

}

Source_port=;

server_port=;

Source_address=;

server_address=;

AF=;

PROTOCOL=;

TYPE=0OR1;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）

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