基于UDP通信协议的设计与实现.pdf

第26卷第3期河北理工学院学报Vol126No13
2004年8月JournalofHebeiInstituteofTechnologyAug.2004

文章编号:1007-2829(2004)03-0042-04

基于UDP通信协议的设计与实现

赖步英1,况姗芸2,游玉椿3

(11广州航海高等专科学校,广东广州510330;21广州华南师范大学,广东广州510631;31广州新太科技有限公司,广东广州510665)

关键词:UDP;通信协议;TCP/IP;可靠;连接
摘要:基于目前UDP通信的优势与不足,在参考TCP/IP协议及ISO7层协议、X125协议的
基础上,设计了一套基于UDP的通信协议来实现基于UDP的可靠通信及弱连接特性。
中图分类号:TP311文献标识码:A
21世纪将是一个以网络为核心的信息时代,一般把Internet定义为一个技术名词,指遵守TCP/IP协
议[1],用各种计算机物理连接方式集合在一起的计算机网络及单机的总和。TCP/IPInternet协议族已经成
为计算机工业中开放系统互连的事实上的标准。在TCP/IP协议族中,用户数据报协议UDP提供应用程序
之间传送数据报的基本机制。基于目前UDP通信的不足:不可靠的无连接服务,笔者在参考TCP/IP协议
及ISO7层协议、X125协议的基础上,设计了一套基于UDP的通讯协议来实现基于UDP的可靠通信及弱
连接特性。

1采用UDP协议的优势与不足[2,3]

UDP协议的优势:
(1)系统开销小、速度快;
(2)对绝大多数基于消息包传递的应用程序来说,基于帧的通信(UDP)比基于流的通信(TCP)更为直接
和有效;
(3)对应用部分实现系统冗余、任务分担提供了极大易实现性及可操作性;
(4)对等的通信实体、应用部分可方便的根据需要构造成客户/服务器模型及分布处理模型,大大加强应
用在可操作性及维护性的能力;
(5)可实现完全图模型的网状网络拓扑结构,可大大增强系统的容错性。
目前UDP协议的不足:无连接,通信不可靠。
无连接特性在某些应用可能是优势,但大部分的应用都是需要有连接的,作者在参考TCP协议及ISO7
层协议、X.25协议的基础下,设计了一套基于UDP的通信协议来实现基于UDP的可靠通信及弱连接特性。
协议的状态驱动图如图1。

2主要由以下几点保证

2.1有序
2.2可靠性保证:
(1)同步;
(2)超时重拨;
(3)N-RAQ确认(包括捎带机制);

收稿日期:2003209217
作者简介:赖步英(19662),女,广州航海高等专科学校讲师,硕士。

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第3期赖步英,等:基于UDP通信协议的设计与实现43

(4)选择拒绝
2.3流量控制(滑动窗口协议)

图1协议状态驱动图

3UDP协议的工作流程

UDP协议的工作流程是一个基于UDP的弱连接的协议,该概念意味着协议要维护流入、流出通信模块
的每个用户数据帧的状态和状态信息这样的一个事实,但对连接的建立及释放也没有TCP等协议要求的严
格。通信模块用一个TCB(TransferControlBlock)来管理、维护一个链路的状态。图2是一个正常的通信过
程:

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44河北理工学院学报第26卷

4协议对几种网络丢包的处理

4.1数据帧PDU(protocoldataunit)丢失
如图3,发送方PDU(3)在传输中丢失,接收方(P2)在收到PDU(1),PDU(2)后接收到PDU(4),因为当
前要接收的序号为3,因此接收方发送REJ(3),表示当前要接收的是PDU(3),同时也对3以前的PDU进行
一次确认;发送方收到REJ(3)后,直接重发PDU(3),同时把重发队列中序号小于3的帧从队列中移走(已
确认)。
4.2确认帧丢失
如图4,ACK(3)丢失,但接收方下一确认帧ACK(5),就对于5以下的自然确认。若发送方的一个确认
帧也没有收到,则发送方在重发定时器到达后,把重发队列尾的PDU重发出去,接收方在收到序号比当前接
收序号n小的PDU后,立即发送ACK(n)。
综上所述,无论是丢失数据帧还是丢失确认帧,协议均能纠正过来,保证数据的可靠传递。控制帧的发
送及等待帧均有多次重试机会,对于网络的丢失包也不会引起协议的工作不正常。如在握手阶段的SYN
帧,在未收到SYN-ACK之前连