一、摘要
总结基于C#的UDP协议的同步通信。
二、实验平台
Visual Studio 2010
三、实验原理
UDP传输协议同TCP传输协议的区别可查阅相关文档，此处不再赘述。
四、实例
4.1 采用socket实现UDP
由于UDP是一种无连接的协议。因此，为了使服务器应用能够发送和接收UDP数据包，则需要做两件事情：
(1) 创建一个Socket对象；
(2) 将创建的套接字对象与本地IPEndPoint进行绑定。
完成上述步骤后，那么创建的套接字就能够在IPEndPoint上接收流入的UDP数据包，或者将流出的UDP数据包发送到网络中其他任意设备。使用UDP进行通信时，不需要连接。因为异地的主机之间没有建立连接，所以UDP不能使用标准的Send()和Receive()t套接字方法，而是使用两个其他的方法：SendTo()和ReceiveFrom()。
SendTo()方法指定要发送的数据，和目标机器的IPEndPoint。该方法有多种不同的使用方法，可以根据具体的应用进行选择，但是至少要指定数据包和目标机器。如下：
SendTo(byte[] data,EndPoint Remote)</div>
ReceiveFrom()方法同SendTo()方法类似，但是使用EndPoint对象声明的方式不一样。利用ref修饰，传递的不是一个EndPoint对象，而是将参数传递给一个EndPoint对象。
UDP应用不是严格意义上的真正的服务器和客户机，而是平等的关系，即没有主与次的关系。为了简便起见，仍然把下面的这个应用叫做UDP服务器。
服务器端代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace UDP
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
int recv;
byte[] data = new byte[1024];
//得到本机IP，设置TCP端口号
IPEndPoint ip = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8001);
Socket newsock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
//绑定网络地址
newsock.Bind(ip);
Console.WriteLine("This is a Server, host name is {0}", Dns.GetHostName());
//等待客户机连接
Console.WriteLine("Waiting for a client");
//得到客户机IP
IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
EndPoint Remote = (EndPoint)(sender);
recv = newsock.ReceiveFrom(data, ref Remote);
Console.WriteLine("Message received from {0}: ", Remote.ToString());
Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
//客户机连接成功后，发送信息
string welcome = "你好 ! ";
//字符串与字节数组相互转换
data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);
//发送信息
newsock.SendTo(data, data.Length, SocketFlags.None, Remote);
while (true)
{
data = new byte[1024];
//发送接收信息
recv = newsock.ReceiveFrom(data, ref Remote);
Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
newsock.SendTo(data, recv, SocketFlags.None, Remote);
}
}
}
}
</div>
对于接收流入的UDP服务器程序来说，必须将程序与本地系统中指定的UDP端口进行绑定。这就可以通过使用合适的本地IP地址创建一个IPEndPoint对象，以及合适的UDP端口号。上述范例程序中的UDP服务器能够在端口8001从网络上接收任意流入的UDP数据包。
UDP客户机程序与服务器程序非常类似。
因为客户机不需要在指定的UDP端口等待流入的数据，因此，不使用Bind()方法，而是使用在数据发送时系统随机指定的一个UDP端口，而且使用同一个端口接收返回的消息。在开发产品时，要为客户机指定一套UDP端口，以便服务器和客户机程序使用相同的端口号。UDP客户机程序首先定义一个IPEndPoint，UDP服务器将发送数据包到这个IPEndPoint。如果在远程设备上运行UDP服务器程序，在IPEndPoint定义中必须输入适当的IP地址和UDP端口号信息。
客户端代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace UDPClient
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
byte[] data = new byte[1024];
string input, stringData;
//构建TCP 服务器
Console.WriteLine("This is a Client, host name is {0}", Dns.GetHostName());
//设置服务IP，设置TCP端口号
IPEndPoint ip = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 8001);
//定义网络类型，数据连接类型和网络协议UDP
Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
string welcome = "你好! ";
data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);
server.SendTo(data, data.Length, SocketFlags.None, ip);
IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
EndPoint Remote = (EndPoint)sender;
data = new byte[1024];
//对于不存在的IP地址，加入此行代码后，可以在指定时间内解除阻塞模式限制
int recv = server.ReceiveFrom(data, ref Remote);
Console.WriteLine("Message received from {0}: ", Remote.ToString());
Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
while (true)
{
input = Console.ReadLine();
if (input == "exit")
break;
server.SendTo(Encoding.ASCII.GetBytes(input), Remote);
data = new byte[1024];
recv = server.ReceiveFrom(data, ref Remote);
stringData = Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv);
Console.WriteLine(stringData);
}
Console.WriteLine("Stopping Client.");
server.Close();
}
}
}
</div>
上述代码的实现逻辑为：相关设置完成后，服务器端先向客户端发送信息，之后客户端通过键盘发送字符串，服务器端收到后再发送给客户端，如此循环。
4.2 采用UDPClient类实现
服务器端代码：
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
public class Custom
{
// 设置IP，IPV6
private static readonly IPAddress GroupAddress = IPAddress.Parse("IP地址");
// 设置端口
private const int GroupPort = 11000;
private static void StartListener()
{
bool done = false;
UdpClient listener = new UdpClient();
IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(GroupAddress, GroupPort);
try
{
//IPV6，组播
listener.JoinMulticastGroup(GroupAddress);
listener.Connect(groupEP);
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());
}
}
public static int Main(String[] args)
{
StartListener();
return 0;
}
}
</div>
客户端代码：
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
public class Client
{
private static IPAddress GroupAddress = IPAddress.Parse("IP地址");
private static int GroupPort = 11000;
private static void Send(String message)
{
UdpClient sender = new UdpClient();
IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(GroupAddress, GroupPort);
try
{
Console.WriteLine("Sending datagram : {0}", message);
byte[] bytes = Encoding.ASCII.GetBytes(message);
sender.Send(bytes, bytes.Length, groupEP);
sender.Close();
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e.ToString());
}
}
public static int Main(String[] args)
{
Send(args[0]);
return 0;
}
}
</div>
以上代码需要说明的是：
(1) 上述代码是基于IPV6地址的组播模式。IPv4中的广播(broadcast)可以导致网络性能的下降甚至广播风暴(broadcast storm)。在IPv6中就不存在广播这一概念了，取而代之的是组播(multicast)和任意播(anycast)。
(2) IPV6地址表示方法：
a) X:X:X:X:X:X:X:X(每个X代表16位的16进制数字)，不区分大小写；
b)