第 3 章 UDP 应用编程

1. 第3章 UDP应用编程 3.1 UDP协议基础知识 3.2 UDP应用编程技术 3.3 使用UDP协议进行广播和组播

2. 3.1 UDP协议基础知识 • UDP协议的特点 • UDP是一个简单的、面向数据报的无连接协议，提供了快速但不一定可靠的传输服务。 • UDP与TCP的比较 • 优点 • 无连接（速度快）、可用于广播（组播）、消耗网络带宽小、有消息边界 • 缺点 • 不可靠、安全性差、不保证报文顺序交付

3. 3.2 UDP应用编程技术 编写UDP应用程序时，有两种技术： 直接使用Socket类 使用UdpClient类 UdpClient类对基础Socket进行了封装、发送和接 收数据时不必考虑底层套接字收发时必须处理的一些 细节问题，从而简化了UDP应用编程的难度，提高了 编程效率 。

4. 3.2.1 UdpClient类 UdpClient类的构造函数 • 1) UdpClient() 创建一个新的UdpClient对象，并自动分配合适的本地IPv4地址和端口号。例如： UdpClient udpClient = new UdpClient(); //指定默认远程主机和端口号 udpClient.Connect("www.contoso.com", 51666); Byte[] sendBytes = System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes("你好!"); //发送给默认远程主机 udpClient.Send(sendBytes, sendBytes.Length);

5. 2) UdpClient(int port) 创建一个与指定的端口绑定的新的UdpClient实例，并自动 分配合适的本地IPv4地址。例如： UdpClient udpClient = new UdpClient(51666);

6. 3.2.1 UdpClient类（续） • 3) UdpClient(IPEndPoint localEp) 创建一个新的UdpClient实例，该实例与包含本地IP地址和 端口号的IPEndPoint实例绑定。例如： IPAddress address = IPAddress.Parse("127.0.0.1"); IPEndPoint iep = new IPEndPoint(address, 51666); UdpClient udpClient =new UdpClient(iep);

7. 4) UdpClient(string remoteHost,int port) 创建一个新的UdpClient实例，自动分配合适的本地IP地址和端口号，并将它与指定的远程主机和端口号联合。例如： UdpClient udpClient =new UdpClient("www.contoso.com",8080); 使用这种构造函数，一般不必再调用Connect方法。

8. 3.2.2 接收和发送数据的方法 发送数据 Send方法使用哪种方式取决于以下两点：一是UdpClient是如何连接到远程端口的， 二是UdpClient实例是如何创建的。

9. 1) Send(byte[] data, int length, IPEndPoint iep) 这种重载形式用于知道了远程主机IP地址和端口的情况下，它有三个参数：数据、数据长度、远程IPEndPoint对象。 • 2) Send(byte[] data, int length, string remoteHostName, int port) 这种重载形式用于知道了远程主机名和端口号的情况下，利用Send方法直接把UDP数据报发送到远程主机。 • 3) Send(byte[] data, int length) 这种重载形式假定UDP客户端已经通过Connect方法指定了默认的远程主机，因此，只要用Send方法指定发送的数据和数据长度即可。

10. 3.2.2 接收和发送数据的方法（续） 接收数据 UdpClient对象的Receive方法能够在指定的本地IP地址和端口上接收数据，该方法带一个引用类型的IPEndPoint实例，并将接收到的数据作为byte数组返回。例如： IPEndPoint remoteIpEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 51666); UdpClient udpClient = new UdpClient(remoteIpEndPoint); IPEndPoint iep=new IPEndPoint(IPAddress.Any,0); Byte[] receiveBytes = udpClient.Receive(ref iep); string receiveData = System.Text.Encoding.Unicode.GetString(receiveBytes); Console.WriteLine("接收到信息："+receiveData);

11. 3.2.2 接收和发送数据的方法（续） 使用UdpClient对象的Receive方法的优点是：当本机接收的数据报容量超过分配给它的缓冲区大小时，该方法能够自动调整缓冲区大小。而使用Socket对象遇到这种情况时，将会产生SocketException异常。 【例3-1】UdpClient使用示例——UDP网络聊天工具

12. 3.3 利用UDP协议广播和组播 UDP协议的另外一个重要用途是可以通过广播和组播实现一 对多的通信模式，即可以把数据发送到一组远程主机中。 3.3.1 通过Internet实现群发功能 通过一对多的方式，可以将数据发送到多台远程主机中，从而完成发送网络会议通知、广告、网络信息公告等群发功能。通过Internet实现群发功能的形式有两种，一种是利用广播向子网中的所有客户发送消息，比如各类通知、单位公告、集体活动日程安排等；另外一种是利用组播向Internet网上不同的子网发送消息，比如集团向其所属的公司或用户子网发布信息公告等。

13. 3.3.1 通过Internet实现群发功能（续） 利用广播实现群发功能 • 所谓广播，就是指同时向子网中的多台计算机发送消息，并且所有子网中的计算机都可以接收到发送方发来的消息。每个广播消息包含一个特殊的IP地址。广播消息地址分为两种类型：本地广播和全球广播。 • 通过本地广播向子网中的所有计算机发送广播消息时，其他网络不会受到本地广播的影响。在前面的学习中，我们已经知道了IP地址分为两部分，网络地址和主机地址，标准网络地址部分组成了本地网络地址的第一部分，字节地址中全部为1的部分用于主机地址部分（即十进制的255）。

14. 【例3-2】编写一个Windows应用程序，向子网发送广播信息，同时接收子网中的任意主机发送的广播信息。【例3-2】编写一个Windows应用程序，向子网发送广播信息，同时接收子网中的任意主机发送的广播信息。

15. 3.3.1 通过Internet实现群发功能（续） 利用组播实现群发功能 • 广播的通信模式虽然能够实现一对多的通信需要，但是，由于广播是向子网中的所有计算机用户发送消息，没有目的性，不但增加了网络传输负担，而且资源消耗较高。组播的出现，较好地解决了这个问题。组播也叫多路广播。所谓组播是将消息从一台计算机发送到本网或全网内选择的计算机子集上，即发送到那些加入指定组播组的计算机上。组播组是开放的，每台计算机都可以通过程序随时加入到组播组中，也可以随时离开。

16. 组播组是分享一个组播地址的一组设备。与IP广播类似，IP组播使用特殊的IP地址范围来表示不同的组播组。组播地址是范围在224.0.0.0到239.255.255.255的D类IP地址。任何发送到组播地址的消息都会被发送到组内的所有成员设备上。组可以是永久的，也可以是临时的。大多数组播组是临时的，仅在有成员的时候才存在。用户创建一个新的组播组时只需从地址范围内选出一个地址，然后为这个地址构造一个对象，就可以开始发送消息了。组播组是分享一个组播地址的一组设备。与IP广播类似，IP组播使用特殊的IP地址范围来表示不同的组播组。组播地址是范围在224.0.0.0到239.255.255.255的D类IP地址。任何发送到组播地址的消息都会被发送到组内的所有成员设备上。组可以是永久的，也可以是临时的。大多数组播组是临时的，仅在有成员的时候才存在。用户创建一个新的组播组时只需从地址范围内选出一个地址，然后为这个地址构造一个对象，就可以开始发送消息了。

17. 3.3.1 通过Internet实现群发功能（续） 使用组播时，应注意的是TTL(生存周期Time To Live)值的设置。TTL值是允许路由器转发的最大数目，当达到这个最大值时，数据包就会被丢弃。如果使用默认值(默认值为1)，则只能在子网中发送。可以通过UdpClient对象的Ttl属性直接设置TTL值，例如： UdpClient myUdpClient = new UdpClient(); myUdpClient.Ttl = 50; 该语句设置TTL值为50，即最多允许50次路由器转发。 在UdpClient类中，使用JoinMulticastGroup方法将 UdpClient对象和TTL一起加入组播组，使DropMulticastGroup退 出组播组。例如：

18. 3.3.1 通过Internet实现群发功能（续） //创建UdpClient的实例并设置使用的本地端口号 UdpClient udpClient=new UdpClient(8001); udpClient.JoinMulticastGroup(IPAddress.Parse("224.100.0.1")); 或者： UdpClient udpClient=new UdpClient(8001); udpClient.JoinMulticastGroup(IPAddress.Parse("224.100.0.1"), 50); 其中50为TTL值。

19. 【例3-3】编写一个Windows应用程序，利用组播技术向子网发送组播信息，同时接收组播的信息。【例3-3】编写一个Windows应用程序，利用组播技术向子网发送组播信息，同时接收组播的信息。

20. 3.3.2 在Internet上举行网络会议讨论 网络会议是基于局域网或Internet网的实时的、交互的计算机应用系统，由于它具有低成本、少失误、可扩展的优点，已经被广泛应用于各个领域中 。 【例3-4】编写一个Windows应用程序，利用组播技术进行网络会议讨论。