🗊Презентация UDP сокеты. Протокол пользовательских дейтаграмм(UDP)

UDP сокеты

Протокол пользовательских дейтаграмм(UDP) Протокол UDP намного проще, чем ТСР; он полезен в ситуациях, когда мощные механизмы обеспечения надежности протокола ТСР не обязательны. Заголовок UDP имеет всего четыре поля: поле порта источника (source port), поле порта пункта назначения (destination port), поле длины (length) и поле контрольной суммы UDP (checksum UDP). Поля порта источника и порта назначения выполняют те же функции, что и в заголовке ТСР. Поле длины обозначает длину заголовка UDP и данных; поле контрольной суммы обеспечивает проверку целостности пакета. Контрольная сумма UDP является факультативной возможностью.

Дейтаграмма Дейтаграмма - это пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов без установления логического соединения и подтверждения приема. Дейтаграмма - совершенно самостоятельный пакет, поскольку сама содержит всю необходимую для ее передачи информацию. Ее передача происходит безо всякого предварения и подготовки.

Дейтаграмма Дейтаграммы, сами по себе, не содержат средств обнаружения и исправления ошибок передачи, поэтому при передаче данных с их помощью следует принимать меры по обеспечению надежности пересылки информации. Методы организации надежности могут быть самыми разными, обычно же используется метод подтверждения приема посылкой эхо-отклика при получении каждого пакета с дейтаграммой.

Использование UDP В отличие от TCP, данные, отправляемые прикладным процессом через модуль UDP, достигают места назначения как единое целое. Размер каждого записанного сообщения будет совпадать с размером соответствующего прочитанного. Протокол UDP сохраняет границы сообщений, определяемые прикладным процессом. Он никогда не объединяет несколько сообщений в одно целое и не делит одно сообщение на части.

Использование UDP и TCP Альтернатива TCP-UDP позволяет программисту гибко и рационально использовать предоставленные ресурсы, исходя из своих возможностей и потребностей. Если нужна надежная доставка, то лучше  использовать TCP. Если нужна эффективность на быстрых сетях с короткими соединениями, то - UDP.  Прикладные программы, конечно, могут устранять некоторые недостатки выбранного протокола. Например, если вы выбрали UDP, а вам необходима надежность, то прикладная программа должна обеспечить надежность сама, как описано выше: требовать подтверждения, пересылки утерянных или увечных пакетов и т.д. Если вы выбрали TCP, а вам нужно передавать записи, то прикладная программа должна вставлять метки в поток байтов так, чтобы можно было различить записи.

Свойства протокола UDP Ненадежный – UDP не имеет ни встроенного механизма обнаружения ошибок, ни средств повторной пересылки поврежденных или потерянных данных Без установления логического соединения – перед пересылкой данных UDP не устанавливает логического соединения. Информация пересылается в предположении, что принимающая сторона ее ожидает. Основанный на сообщениях – UDP позволяет приложениям пересылать информацию в виде сообщений, передаваемых посредством дейтаграмм, которые являются единицами передачи данных в UDP. Приложение должно самостоятельно распределить данные по отдельным дейтаграммам.

UDP-сокеты в Java Java обеспечивает работу с дейтаграммами благодаря использованию классов DatagramSocket и DatagramPacket пакета java.net. С помощью объекта DatagramSocket в Java-программе создается сокет для обеспечения сетевого соединения и пересылки дейтаграмм. С другой стороны, сама дейтаграмма представляет собой объект класса DatagramPacket и используется группой методов класса DatagramSocket.

Создание соединения Для того, чтобы создать новое соединение для пересылки дейтаграмм, следует объявить экземпляр класса DatagramSocket, используя один из следующих его конструкторов: DatagramSocket(); DatagramSocket(int port); DatagramSocket(int port, InetAddress laddr); Где port – номер порта, laddr-адрес подключения.

Методы класса DatagramSocket Для экземпляров класса DatagramSocket определена группа методов, позволяющих как управлять процессами сетевого соединения, так и осуществлять его информационную поддержку. getInetAddress() – возвращает адрес, к которому осуществляется подключение; getPort() – возвращает порт, к которому осуществляется подключение; getLocalAddress() – возвращает локальный адрес компьютера, с которого выполняется подключение; getLocalPOrt() – возвращает локальный порт, через который производится подключение.

Отправка и получение пакетов DatagramPacket. После установки соединения, используя методы send() и receive(), можно выполнить соответственно отправку и получение пакетов DatagramPacket. Однако предварительно необходимо будет объявить экземпляры класса DatagramPacket виду того, что методы send() и receive() в качестве параметра принимают объект данного класса. В связи с этим для создания нового экземпляра класса DatagramPacket необходимо будет воспользоваться следующим из его конструкторов: DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress, int port), где buf – массив байт, представляющий пакет дейтаграммы, length – размер данного пакета, address-Internet-адрес отправки, port- порт компьютера, на который отправляется дейтаграмма.

Содержимое дейтаграммы Доступ к содержимому пакета дейтаграммы осуществляется с помощью методов: метод getData(), который возвращает массив байт, представляющий собой содержимое дейтаграммы. С другой стороны, методы setData() позволяют записать в пакет данные, получая в качестве параметров байтовые массивы.

Методы DatagramPacket Для экземпляра класса DatagramPacket определена группа методов, информирующих и управляющих работой дейтаграммы.. К наиболее используемым методам данного класса можно отнести следующие: getAddress() и setAddress()- возвращает / устанавливает адрес подключения; getPort() и setPort() – возвращает / устанавливает порт подключения; getLength() и setLength() – возвращает / устанавливает размер дейтаграммы.

Исключения В процессе работы с объектами дейтаграмм могут возникать исключительные ситуации, для чего нужно реализовать соответствующую обработку следующих исключений: SocketException – ошибка протокола при обращении к сокету; SecurityException – ошибка доступа к системе безопасности; UnknownHostException – неправильно указан адрес InetAddress. При завершении работы с сетевыми соединениями DatagramSocket его следует закрыть, используя метод close() данного класса.

Пример создания дейтаграмм Рассмотрим пример, иллюстрирующий использование дейтаграмм. В представленных программах одно приложение выступает в роли сервера и ожидает поступления на порт 8008 пакетов дейтаграмм. Если таковые были получены, то выполняется их преобразование в строковый эквивалент и полученный таким образом текст печатается на экран. Приложение-сервер опрашивает порт 8008 компьютера для получения дейтаграммы. После этого содержимое дейтаграммы выводится на экран.

Программа-сервер import java.net.*; public class DatagramServer extends Thread { byte[] buf = new byte[100]; int port=8008; public void run() { try { // определяем локальный адрес InetAddress local=InetAddress.getByName("127.0.0.1"); // определяем сокет дейтаграммы DatagramSocket srvsocket=new DatagramSocket(port,local);

// определяем пакет дейтаграммы DatagramPacket pack=new DatagramPacket(buf,buf.length); while (true) { //получаем дейтаграмму srvsocket.receive(pack); // конвертируем ее в строку String str =new String(pack.getData(),0,pack.getLength()); System.out.println(str); } } catch(Exception e) { System.out.println(e.getMessage()); } }

public static void main(String arg[]) { System.out.println("Datagram server running"); DatagramServer my=new DatagramServer(); my.start(); } }

Программа-клиент import java.net.*; public class DatagramClient { public static void main(String arg[]) { // объявляем массив байт для пакета дейтаграммы byte[] buf=new byte[100]; //инициализация порта int port=8008; int cur=0; int ch; boolean flag=true;

while (flag) { try { // получаем символ с клавиатуры ch=System.in.read(); // определяем локальный адрес InetAddress local=InetAddress.getLocalHost(); // записываем символ в массив buf[cur]=(byte)ch; if (ch==-1) flag=false; if (ch=='\n') { // определяем сокет дейтаграмм DatagramSocket srvsocket=new DatagramSocket(); // определяем пакет дейтаграммы для отправки по адресу local и порту port DatagramPacket pack=new DatagramPacket(buf,buf.length, local, port);

// посылаем пакет через сокет srvsocket.send(pack); cur=-1; for (int i=0; i<buf.length;i++) buf[i]=0; } cur++; } catch(Exception e) { System.out.println(e.getMessage()); break; } } } }

UDP-сокеты в C# Фрагмент программы, ожидающей поступления дейтаграмм using System; using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Text; public class UDPMulticastListener { private static readonly IPAddress GroupAddress = IPAddress.Parse("127.0.0.1"); private const int GroupPort = 13000;

Метод чтения дейтаграммы private static void StartListener() { bool done = false; UdpClient listener = new UdpClient(13000); IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(GroupAddress,GroupPort); try {

while (!done) { Console.WriteLine("Waiting for broadcast"); byte[] bytes = listener.Receive(ref groupEP); Console.WriteLine("Received broadcast from {0} :\n {1}\n", groupEP.ToString(),Encoding.ASCII.GetString(bytes,0,bytes.Length)); } listener.Close(); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.ToString()); } }

Вызов метода public static int Main(String[] args) { StartListener(); return 0; } }

Фрагмент программы, посылающей дейтаграмму using System; using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Text; public class UDPMulticastSender { private static IPAddress GroupAddress = IPAddress.Parse("127.0.0.1"); private static int GroupPort = 13000;

Метод, отправляющий дейтаграмму private static void Send( String message) { UdpClient sender = new UdpClient(); IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(GroupAddress,GroupPort); try { byte[] bytes = Encoding.ASCII.GetBytes(message); sender.Send(bytes, bytes.Length, groupEP); sender.Close(); Console.WriteLine(" Sending datagram : {0}", message); }

Вызов метода catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.ToString()); } } public static int Main(String[] args) { Send("text"); Console.WriteLine("Sending datagram"); return 0; } }