UDP (User Datagram Protocol) 是一種無連接的傳輸層協(xié)議，主要用于支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)文的傳輸。它的主要特點(diǎn)包括簡單、高效、不保證可靠性和順序。

1.UDP協(xié)議基本概念

1.udp基于IP的簡單的協(xié)議，不可靠的協(xié)議
2.優(yōu)點(diǎn)：簡單、 輕量化、 傳輸速度高、要求可靠性不太高
3.缺點(diǎn):沒有流量控制，沒有應(yīng)答確認(rèn)機(jī)制。不能解決丟包重發(fā)錯(cuò)順序問題

2.UDP 特點(diǎn)：

? 建立連接：與 TCP 不同，UDP 在發(fā)送數(shù)據(jù)前不需要建立連接。這意味著發(fā)送方可以直接向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。
? 發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送方向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文都包含源端口、目的端口、長度和校驗(yàn)和等信息。這些信息被封裝在 UDP 頭部中，隨后數(shù)據(jù)報(bào)文被傳遞給 IP 層進(jìn)行發(fā)送。
? 接收數(shù)據(jù)：接收方接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后，會(huì)檢查 UDP 頭部中的校驗(yàn)和以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性。如果校驗(yàn)和正確，接收方將數(shù)據(jù)報(bào)文傳遞給上層應(yīng)用程序；如果校驗(yàn)和錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)報(bào)文會(huì)被丟棄。
? 無確認(rèn)機(jī)制：UDP 不提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_認(rèn)機(jī)制，這意味著發(fā)送方不會(huì)收到接收方關(guān)于是否成功接收到數(shù)據(jù)的反饋。因此，UDP 不能保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
? 無序傳輸：UDP 不保證數(shù)據(jù)報(bào)文的順序，即發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文可能以不同的順序到達(dá)接收方。這要求上層應(yīng)用程序自行處理數(shù)據(jù)的排序問題。
? 多播和廣播：UDP 支持多播和廣播通信，允許多個(gè)接收方同時(shí)接收相同的數(shù)據(jù)報(bào)文，適用于視頻流媒體、在線游戲等應(yīng)用場景。

3.UDP示例

UDP 服務(wù)器

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;class UdpServer
{private const int Port = 5000;private const int BufferSize = 1024;static void Main(string[] args){// 創(chuàng)建一個(gè) UDP 套接字UdpClient udpClient = new UdpClient(Port);IPEndPoint remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, Port);Console.WriteLine("UDP Server is running...");while (true){try{// 接收數(shù)據(jù)報(bào)文byte[] receivedBytes = udpClient.Receive(ref remoteEndPoint);string receivedData = Encoding.UTF8.GetString(receivedBytes);Console.WriteLine($"Received data from {remoteEndPoint}: {receivedData}");// 發(fā)送響應(yīng)string responseData = "Message received!";byte[] sendBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(responseData);udpClient.Send(sendBytes, sendBytes.Length, remoteEndPoint);}catch (Exception ex){Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");}}}
}

UDP 客戶端

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;class UdpClientExample
{private const int Port = 5000;private const string ServerIp = "127.0.0.1";private const int BufferSize = 1024;static void Main(string[] args){// 創(chuàng)建一個(gè) UDP 套接字UdpClient udpClient = new UdpClient();// 設(shè)置服務(wù)器的 IP 地址和端口IPEndPoint serverEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ServerIp), Port);Console.WriteLine("UDP Client is running...");while (true){try{Console.Write("Enter message to send: ");string message = Console.ReadLine();byte[] sendBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(message);// 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文udpClient.Send(sendBytes, sendBytes.Length, serverEndPoint);// 接收響應(yīng)byte[] receivedBytes = udpClient.Receive(ref serverEndPoint);string receivedData = Encoding.UTF8.GetString(receivedBytes);Console.WriteLine($"Received response from server: {receivedData}");}catch (Exception ex){Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");}}}
}

4.UDP 的應(yīng)用場景

以下展示 UDP 在不同應(yīng)用場景中的優(yōu)勢，尤其是在對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場景中。

1. 在線視頻會(huì)議

場景描述： 在線視頻會(huì)議應(yīng)用（如 Zoom、Teams）通常使用 UDP 協(xié)議來傳輸音視頻數(shù)據(jù)。
? 發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送方（例如會(huì)議主持人）的攝像頭和麥克風(fēng)捕獲音視頻數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被編碼成小的數(shù)據(jù)包，并通過 UDP 發(fā)送到接收方。
? 接收數(shù)據(jù)：接收方（例如參會(huì)者）接收到這些數(shù)據(jù)包后，解碼并顯示音視頻內(nèi)容。
? 無確認(rèn)機(jī)制：由于 UDP 不提供確認(rèn)機(jī)制，即使某些數(shù)據(jù)包丟失，也不會(huì)重新發(fā)送，這有助于減少延遲，保證實(shí)時(shí)性。
? 無序傳輸：接收方可能會(huì)接收到亂序的數(shù)據(jù)包，但視頻編解碼器通常能夠處理這種情況，確保視頻流暢播放。

2. 在線游戲

場景描述： 多人在線游戲（如《英雄聯(lián)盟》、《絕地求生》）通常使用 UDP 協(xié)議來傳輸游戲狀態(tài)數(shù)據(jù)。
? 發(fā)送數(shù)據(jù)：服務(wù)器或客戶端定期發(fā)送游戲狀態(tài)更新（如玩家位置、生命值等）到其他客戶端。
? 接收數(shù)據(jù)：接收方客戶端接收到這些狀態(tài)更新后，更新本地的游戲狀態(tài)。
? 無確認(rèn)機(jī)制：即使某些狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包丟失，也不會(huì)影響整體游戲體驗(yàn)，因?yàn)楹罄m(xù)的狀態(tài)更新會(huì)覆蓋之前的舊數(shù)據(jù)。
? 無序傳輸：游戲引擎通常能夠處理亂序的數(shù)據(jù)包，確保游戲狀態(tài)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

3. DNS 查詢

場景描述： DNS（域名系統(tǒng)）查詢通常使用 UDP 協(xié)議來解析域名。
? 發(fā)送數(shù)據(jù)：客戶端（如瀏覽器）向 DNS 服務(wù)器發(fā)送一個(gè)包含域名的查詢請(qǐng)求。
? 接收數(shù)據(jù)：DNS 服務(wù)器接收到查詢請(qǐng)求后，查找對(duì)應(yīng)的 IP 地址，并將結(jié)果返回給客戶端。
? 無確認(rèn)機(jī)制：如果客戶端沒有收到響應(yīng)，它可能會(huì)重發(fā)查詢請(qǐng)求，但不會(huì)等待確認(rèn)。
? 無序傳輸：DNS 查詢通常是一次性的，所以無序傳輸不是問題。

4. 多播視頻流

場景描述： 多播視頻流（如 IPTV）使用 UDP 協(xié)議將視頻數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給多個(gè)接收方。
? 發(fā)送數(shù)據(jù)：視頻服務(wù)器將視頻數(shù)據(jù)包發(fā)送到一個(gè)多播地址。
? 接收數(shù)據(jù)：所有訂閱了該多播地址的接收方都能接收到這些數(shù)據(jù)包。
? 無確認(rèn)機(jī)制：即使某些數(shù)據(jù)包丟失，也不會(huì)重新發(fā)送，以保證視頻流的實(shí)時(shí)性。
? 無序傳輸：接收方可能會(huì)接收到亂序的數(shù)據(jù)包，但視頻編解碼器通常能夠處理這種情況，確保視頻流暢播放。

在某些場景，為什么用UDP，而不用TCP呢？

打個(gè)比方：就拿視頻來說，哪怕是某一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)不好導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟包了，那也影響也不大，頂多就是卡了一下或者花屏了一下，下一幀的數(shù)據(jù)包馬上就頂替上一次的數(shù)據(jù)了，實(shí)際對(duì)我們來說還是可接受的，由此可說，當(dāng)運(yùn)用在可靠性低、時(shí)效性、快速高這場景下使用最合適不過了
要是換成TCP，有可能視頻會(huì)卡的很嚴(yán)重，無法直視，因?yàn)門CP 出現(xiàn)丟包了，還需要等丟的包發(fā)過來才行，這過程延遲就很高了

5.總結(jié)

UDP 提供了一種快速、簡單的數(shù)據(jù)傳輸方式，適用于對(duì)傳輸速度有較高要求而對(duì)可靠性要求相對(duì)較低的應(yīng)用場景。