Qt系列文章016-UDP通信

1 前言

    前面介绍完了TCP相关通信，肯定少不了UDP的通信，虽然说现在UDP使用没有TCP那么频繁，但是也还是有用武之地的，这里也会做一个详细的介绍和实战程序演示。

2 通信概述

    UDP (User Datagram Protocol,用户数据报协议) 是轻量的、不可靠的、面向数据报(datagram)、 无连接的协议，它可以用于对可靠性要求不高的场合。与TCP通信不同，两个程序之间进行UDP通信无需预先建立持久的socket连接，UDP每次发送数据报都需要指定目标地址和端口如下图：

UDP连接流程图：

    QUdpSocket类用于实现UDP通信，它从QAbstractSocket 类继承，因而与QTcpSocket共享大部分的接口函数。主要区别是QUdpSocket以数据报传输数据，而不是以连续的数据流。发送数据报使用函数QUdpSocket::writeDatagram(),数据报的长度一般少于512字节，每个数据报包含发送者和接收者的IP地址和端口等信息。

    要进行UDP数据接收，要用**QUdpSocket::bind()函数先绑定-一个端口，用于接收传入的数据报。当有数据报传入时会发射readyRead()信号，使用readDatagram()**函数来读取接收到的数据报。

3 模式概念

    UDP消息传送有单播、广播、组播三种模式，其示意图如下所示：

• 单播(unicast)模式: 一个UDP客户端发出的数据报只发送到另一个指定地址和端口的UDP客户端，是一对一的数据传输。
• 广播(broadcast) 模式 : 一个UDP客户端发出的数据报，在同一网络范围内其他所有的UDP客户端都可以收到。QUdpSocket支持IPv4广播。广播经常用于实现网络发现的协议。要获取广播数据只需在数据报中指定接收端地址为QHostAddress::Broadcast，一般的广播地址是255.255.255.255。
• 组播(multicast) 模式: 也称为多播。UDP客户端加入到另一个组播IP地址指定的多播组，成员向组播地址发送的数据报组内成员都可以接收到，类似于QQ群的功能。QUdpSocket::joinMulticastGroup() 函数实现加入多播组的功能，加入多播组后，UDP数据
  的收发与正常的UDP数据收发方法一-样。

   使用广播和多播模式，UDP可以实现–些比较灵活的通信功能，而TCP通信只有单播模式，没有广播和多播模式。所以，UDP通信虽然不能保证数据传输的准确性，但是具有灵活性，一般的即时通信软件都是基于UDP通信的。

4 QUdp功能介绍

   QUdpSocket类从QAbstractSocket继承而来，但是又定义了较多新的功能函数用于实现UDP特有的一些功能，如数据报读写和多播通信功能。QUdpSocket 没有定义新的信号。QUdpSocket的主要功能函数见下表 (包括从QAbstractSocket继承的函数)

   在单播、广播和多播模式下，UDP程序都是对等的，不像TCP通信那样分为客户端和服务器端。多播和广播的实现方式基本相同，只是数据报的目标IP地址设置不同，多播模式需要加入多播组，实现方式有较大差异。

5 后文实例

   为分别演示这三种UDP通信模式，后文会设计三个程序实例。分别演示UDP单播、广播通信 、UDP组播通信。