基于UDP的网络程序
UDP (User Datagram Protocol) 是一种面向无连接的、不可靠的传输协议，其不需要像 TCP 一样进行握手和维护连接状态。UDP 在发送数据时不会确保数据能够到达接收方，也不会对数据进行排序和重传。相比之下，UDP 更为轻量级，传输数据的时延更小，因此适用于对数据传输实时性要求比较高、但是对数据可靠性和顺序性要求不高的应用场景，比如音视频传输、网络游戏等。
1． 实验目的
1) 了解和掌握基于UDP的网络程序的运行机制和编程方法；
2) 参考源代码，编写一个网络通信应用程序：客户机发出数据请求命令，服务器根据其命令提供数据；
2．实验环境
1) 浏览器
2) TCP/IP协议
3) 编程语言：pyhton
3．实验内容：
编写基于UDP协议的通信程序，包括Server与Client两个部分。实现回声程序：即客户端发送消息，服务器端将收到的消息原样会送给客户端。
提示：服务器端回送消息时，可以进行加工，例如给每个收到的消息加上“服务器回送”+原始消息+服务器端收到消息的时间；
客户端从4字节数据开始发送，采用循环n次的方式，逐渐增大数据量，观察从少量数据的发送到大量数据的发送，时间性能的变化，记录每次发送数据所需时间，利用excel制作曲线图，并与TCP编程的曲线图比较，分析原因。
实验步骤
本次实验传输的数据设为字符串“abcd”，随着传输次数i的增加字符串“abcd”的长度也将以i的平方增长（每100次一个循环），代码思想如下：
1.单机实验：
将服务器和客户端的IP地址按以下设置：
注意接下来我们需要先运行服务器端，再次运行客户端时就直接开始输送消息：
服务器接收到成倍增长的“abcd”如图：
客户端接收到服务器端回送的“abcd”串，并在字符串后给出接收该消息所用的时间（单位为毫秒）如图：
至此说明服务器和客户端已经通信结果成功，在此我设置了100次传输信息（循环次数可自己设置），传输结束后关闭，如图：
至此，单机实验完成。
2.多机实验
同单机实验一样，只需将服务器和客户端的IP地址改为当前电脑所使用的IP地址即可。
查看当前电脑的IP地址：
将server.py中的IP改为当前IP（自己电脑的IP地址）如图：
在其他电脑上运行client.py
能够成功接收到客户端信息，说明实验成功。
代码如下：
server.py
#服务端
import socket
import struct
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server_socket.bind(('127.0.0.1', 8082))
while True:
data, client_addr = server_socket.recvfrom(1024)
msg = data
print('已收到客户端信息：', msg.decode('utf-8'))
# 回声功能：将客户端发送的消息再发送回去
response_data = msg
server_socket.sendto(response_data, client_addr)clien.py
#客户端
import socket
import struct
import time
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server_address = ('127.0.0.1', 8082)
while True:
# 运行时间记录文件
with open('time.txt', 'w') as f:
start_time = time.time()
for i in range(1, 100):
msge = 'abcd' * (i ** 2)
msg = msge[:1024].encode('utf-8')#缩小发送的数据大小确保每次发送数据不超过1024字节防止溢出
client_socket.sendto(msg, server_address)
response_data, server_address = client_socket.recvfrom(1024)
end_time = time.time()
total_time = end_time - start_time
f.write(str(total_time))
f.write('\n')
print('服务器回送信息：', response_data.decode('utf-8'), '\t', total_time)
break
print('100次信息传输完毕，关闭客户端！')
f.close()实验结果与分析
为方便统计时间，我添加了一个time.txt(需先在和client.py同一文件目录下创建time.txt文件)的来记录这100次信息传递的运行时间：
time.txt
为下面用excel画曲线图做准备。
由单机实验结果建立接收时间（100次）曲线图
明显看到，UDP的数据传输是一块一块的传输，这是由于UDP数据传输特点决定的。
由上述UDP传输数据曲线图与上次实验TCP传输数据曲线图进行对比我们可以发现，UDP 通过 IP 协议在网络上进行数据传输，与 TCP 不同的是，UDP 不会对数据进行拆分和合并，一个 UDP 数据包中的数据不会被拆分成多个 IP 数据包，也不会将多个 UDP 数据包合并成一个 IP 数据包。在发送端，UDP 会将数据打包成 UDP 数据报，其中包含源端口号和目标端口号等信息，然后将其交给 IP 层进行发送。在接收端，IP 层将 UDP 数据报传递给 UDP 协议进行处理，解析出其中的数据并将其交给上层应用程序处理。
