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UDP网络(只出干货)

1、网络传输方式-UDP

这是我参与更文挑战的第11天,活动详情查看: 更文挑战

1.1UDP概念

# UDP:英文全拼(User Datagram Protocol)简称用户数据报协议,它是无连接的、不可靠的网络传输协议

面向连接1.png

udp网络传输协议好比运输

udp.gif

1.2UDP特点

因为udp发送数据之前不需要建立连接所有具有以下特点

  • 无连接
  • 资源开销小
  • 传输速度快
  • udp每个数据包最大是64K

1.3UDP的优缺点

优点:

  • 传输速度快
  • 不需要连接,资源开销小

缺点:

  • 传输数据不可靠,容易丢数据包
  • 没有流量控制,当对方没有及时接收数据,发送方一直发送数据会导致缓冲区数据满了,电脑出现卡死情况,所有接收方需要及时接收数据。

1.4UDP的使用场景

当对网络通讯质量要求不高的时候,要求网络通讯速度能尽量的快,这时就可以使用UDP

  • qq音视频传输,微信音视频传输
  • 上课使用的共屏软件
  • 发送广播消息

小结

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快

2、socket介绍

2.1不同电脑上的进程之间如何通信

首先通过ip地址找到网络中对应的电脑,然后通过传输协议和端口号来确定这个进程(运行起来的软件),那么数据如何传输需要使用socket来完成,也就是进程之间通信使用socket

注意:

所谓进程指的是:运行的程序或者软件称之为进程(在讲解多任务编程时进行详细讲解)
所谓进程间通信指的是:运行的程序之间的数据共享

2.2什么是socket

socket(简称 套接字) 是进程间通信一个工具,它能实现把数据从一方传输到另外一方,完成不同电脑上进程之间的通信, 它好比数据的搬运工。

2.3socket使用场景

不夸张来说,只要跟网络相关的应用程序或者软件都使用到了socket

3、udp网络程序-发送、接收数据

3.1udp网络程序流程

创建一个基于udp的网络程序流程很简单,具体步骤如下:

  1. 创建客户端套接字
  2. 发送/接收数据
  3. 关闭套接字

udpsocket使用流程.png

3.2创建socket

在 Python 中 使用socket 模块的函数 socket 就可以完成:

import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)
复制代码

说明:

函数 socket.socket 创建一个 socket,该函数带有两个参数:

Address Family:IP地址类型; AF_INET表示ipv4类型、AF_INET6表示ipv6类型; Type:套接字类型,可以是 SOCK_STREAM(流式套接字,主要用于 TCP 协议)或者 SOCK_DGRAM(数据报套接字,主要用于 UDP 协议)

创建一个udp socket(udp套接字)

import socket

# 创建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# ...这里是使用套接字的功能(省略)...

# 不用的时候,关闭套接字
s.close()
复制代码

说明

套接字使用流程 与 文件的使用流程很类似 创建套接字 使用套接字收/发数据 关闭套接字

3.3发送数据

代码如下:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket

# 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 2. 准备接收方的地址 '127.0.0.1'表示目的ip地址 8080表示目的端口
dest_addr = ('127.0.0.1', 8080)  # 注意 是元组,ip是字符串,端口是数字

# 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:")

# 4. 发送数据到指定的电脑上的指定程序中
udp_socket.sendto(send_data.encode('gbk'), dest_addr)

# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
复制代码

在windows中运行“网络调试助手”:

网络调试助手接收数据.png

3.4发送、接收数据

import socket

# 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 2. 准备接收方的地址
dest_addr = ('127.0.0.1', 8080)

# 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:")

# 4. 发送数据到指定的电脑上
udp_socket.sendto(send_data.encode('gbk'), dest_addr)

# 5. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 1024表示本次接收的最大字节数

# 6. 显示对方发送的数据
# 接收到的数据recv_data是一个元组
# 第1个元素是对方发送的数据
# 第2个元素是对方的ip和端口
print(recv_data[0].decode('gbk'))
print(recv_data[1])

# 7. 关闭套接字
udp_socket.close()
复制代码

4、udp绑定端口号

4.1udp网络程序-端口号问题

  • 会变的端口号

重新运行多次脚本,然后在“网络调试助手”中,看到的现象如下:

端口号问题.png

说明:

  • 每重新运行一次网络程序,上图中红圈中的数字,不一样的原因在于,这个数字标识这个网络程序,当重新运行时,如果没有确定到底用哪个,系统默认会随机分配
  • 记住一点:这个网络程序在运行的过程中,这个就唯一标识这个程序,所以如果其他电脑上的网络程序如果想要向此程序发送数据,那么就需要向这个数字(即端口号)标识的程序发送即可

4.2udp绑定信息

<1>. 绑定信息

一般情况下,在一台电脑上运行的网络程序有很多,为了不与其他的网络程序占用同一个端口号,往往在编程中,udp的端口号一般不绑定

但是如果需要做成一个服务器端的程序的话,是需要绑定的,想想看这又是为什么呢?

如果报警电话每天都在变,想必世界就会乱了,所以一般服务性的程序,往往需要一个固定的端口号,这就是所谓的端口号绑定

<2>. 绑定示例

#coding=utf-8

from socket import *

# 1. 创建套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 2. 绑定本地的相关信息,如果一个网络程序不绑定,则系统会随机分配
local_addr = ('127.0.0.1', 9090) #  ip地址和端口号,ip一般不用写,表示本机的任何一个ip
udp_socket.bind(local_addr)

# 3. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) #  1024表示本次接收的最大字节数

# 4. 显示接收到的数据
print(recv_data[0].decode('gbk'))

# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
复制代码

运行结果:

绑定端口号.png

<3>. 总结

  • 一个udp网络程序,不绑定端口号,此时操作系统会随机分配一个端口号,如果绑定端口号,每次启动程序端口号不变。

结语

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