UDP 网络套接字
在网络编程中，除了常见的 TCP 套接字，还有一种更轻量、更灵活的通信方式——UDP 套接字。本篇文章将从理论的角度，带你了解 UDP 协议的原理、特点、通信机制，并帮助你打下使用 UDP 进行网络编程的基础。
UDP 协议简介
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的、面向报文的传输层协议，它和 TCP 一样基于 IP 协议工作，但实现方式截然不同。
你可以这样理解：如果 TCP 是一个可靠、面面俱到的快递公司，负责把包裹完好送达；那么 UDP 更像是一个邮筒，把信投进去就完事了，不管收没收到、顺不顺利、有没有顺序。
UDP 的核心特点
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 无连接 | UDP 发送数据前无需建立连接，不存在三次握手 |
| 不可靠 | UDP 不确认接收、也不重传丢失数据 |
| 面向报文 | 每次发送接收都是完整的一个“报文” |
| 速度快、开销小 | 没有连接状态开销、首部仅 8 字节 |
| 支持广播/多播 | UDP 可以方便地进行一对多通信 |
适合 UDP 的应用场景包括：
- 实时通信（如语音通话、视频直播）
- 局域网广播（如局域网设备发现）
- 小数据量、丢包容忍的应用（如 DNS 查询）
UDP 通信流程原理
和 TCP 不同，UDP 没有连接过程，双方之间的通信更像是互相“扔纸条”。
- 发送端：只需要准备好目标地址和端口，直接将数据报发送过去。
- 接收端：监听某个端口，随时准备接收发来的数据报。
注意
虽然 UDP 不需要连接，但在编程中仍需要创建套接字（socket）并设置地址信息。
UDP 报文结构
UDP 报文的首部非常简单，仅 8 个字节，包含以下 4 项内容：
| 字段 | 长度（字节） | 说明 |
|---|---|---|
| 源端口 | 2 | 发起方端口号 |
| 目标端口 | 2 | 目的地端口号 |
| 长度 | 2 | 包括头部和数据总长度 |
| 校验和 | 2 | 用于基本错误检测（可为 0） |
UDP 不负责分片和重组，这些由 IP 层处理。
UDP 套接字编程基本流程
虽然本文以理论为主，但你可以先了解一下 UDP 编程的基本 API 流程：
服务端流程：
- 创建 socket（使用
SOCK_DGRAM） - 使用
bind()绑定端口 - 使用
recvfrom()接收数据（无需 accept） - 使用
sendto()回复数据
客户端流程：
- 创建 socket
- 使用
sendto()发送数据（直接指定目标地址） - 使用
recvfrom()接收回应（可选）
UDP vs TCP 对比总结
| 属性 | UDP | TCP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 无连接 | 面向连接（三次握手） |
| 可靠性 | 不可靠（不重传、不确认） | 可靠（重传机制） |
| 数据组织 | 面向报文 | 面向字节流 |
| 开销 | 小，报头 8 字节 | 大，报头至少 20 字节 |
| 传输效率 | 高 | 相对较低 |
| 应用示例 | 视频直播、DNS、SNMP 等 | HTTP、FTP、SSH、邮件等 |
小结
在本文中，你了解了 UDP 协议的基本原理、特点、工作机制以及与 TCP 的区别。虽然 UDP 没有 TCP 那么可靠，但正因其简洁高效，它在许多实时、广播、多播等场景中发挥着不可替代的作用。
