UDP如何实现可靠传输

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本文只对重要代码做解析

相对于TCP，由于UDP是面向无连接、不可靠的传输协议。 
如果我们要用UDP去实现可靠的传输，则需要解决两个问题：丢包和后发先至（包的顺序）。

解决方法： 
1）给数据包编号，按照包的顺序接收并存储； 
2）接收端接收到数据包后发送确认信息给发送端，发送端接收确认数据以后再继续发送下一个包，如果接收端收到的数据包的编号不是期望的编号，则要求发送端重新发送。

为解决上述问题，首先定义两个结构体

/* 包头 */
typedef struct 
{ 
    int id;
    int buf_size; 
}PackInfo;

/* 接收包 */ 
struct SendPack 
{
    PackInfo head; 
    char buf[BUFFER_SIZE]; 
} data; 
//PackInfo结构体用于记录包的顺序和大小；data中buf负责传输的内容

在服务端在调用sendto函数后，随即调用一个recvfrom函数来接受客户端发来的确认包

     /* 每读取一段数据，便将其发给客户端 */
      while(1) 
      { 
        PackInfo pack_info; 

        if(receive_id == send_id) 
        { 
          ++send_id; 
          if((len = fread(data.buf, sizeof(char), BUFFER_SIZE, fp)) > 0) 
          { 
            data.head.id = send_id; /* 发送id放进包头,用于标记顺序 */
            data.head.buf_size = len; /* 记录数据长度 */
            if(sendto(server_socket_fd, (char*)&data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, client_addr_length) < 0) 
            { 
              perror("Send File Failed:"); 
              break; 
            } 
            /* 接收确认消息 */
            recvfrom(server_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length); 
            receive_id = pack_info.id;  
          } 
          else
          { 
            break; 
          } 
        } 
        else
        { 
          /* 如果接收的id和发送的id不相同,重新发送 */
          if(sendto(server_socket_fd, (char*)&data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, client_addr_length) < 0) 
          { 
            perror("Send File Failed:"); 
            break; 
          } 
          /* 接收确认消息 */
          recvfrom(server_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length); 
          receive_id = pack_info.id;  
        } 
      } 

在客户端接收完服务端的包后，回复一个确认包

/* 从服务器接收数据，并写入文件 */
  int len = 0; 
  while(1) 
  { 
    PackInfo pack_info; 

    if((len = recvfrom(client_socket_fd, (char*)&data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&server_addr,&server_addr_length)) > 0) 
    { 
      if(data.head.id == id) 
      { 
        pack_info.id = data.head.id; 
        pack_info.buf_size = data.head.buf_size; 
        ++id; 
        /* 发送数据包确认信息 */
        if(sendto(client_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0) 
        { 
          printf("Send confirm information failed!"); 
        } 
        /* 写入文件 */
        if(fwrite(data.buf, sizeof(char), data.head.buf_size, fp) < data.head.buf_size) 
        { 
          printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name); 
          break; 
        } 
      } 
      else if(data.head.id < id) /* 如果是重发的包 */
      { 
        pack_info.id = data.head.id; 
        pack_info.buf_size = data.head.buf_size; 
        /* 重发数据包确认信息 */
        if(sendto(client_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0) 
        { 
          printf("Send confirm information failed!"); 
        } 
      } 
      else
      {} 
    } 
    else
    { 
      break; 
    } 
  } 

简单来讲，要使用UDP来构建可靠的面向连接的数据传输，就要实现类似于TCP协议的超时重传，有序接受，应答确认，滑动窗口流量控制等机制，等于说要在传输层的上一层（或者直接在应用层）实现TCP协议的可靠数据传输机制，比如使用UDP数据包+序列号，UDP数据包+时间戳等方法，在服务器端进行应答确认机制，这样就会保证不可靠的UDP协议进行可靠的数据传输，不过这好像也是一个难题！