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：

1. 创建 socket（使用 SOCK_DGRAM）
2. 使用 bind() 绑定端口
3. 使用 recvfrom() 接收数据（无需 accept）
4. 使用 sendto() 回复数据

客户端流程：

1. 创建 socket
2. 使用 sendto() 发送数据（直接指定目标地址）
3. 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。