VC++实现UDP数据包发送

UDP协议的全称是用户数据包协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理
　　  UDP数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。
　　与所熟知的TCP（传输控制协议）协议一样，UDP协议直接位于IP（网际协议）协议的顶层。根据OSI（开放系统互连）参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。
　　UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。
　在选择使用协议的时候，选择UDP必须要谨慎。在网络质量令人不十分满意的环境下，UDP协议数据包丢失会比较严重。但是由于UDP的特性：它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。比如我们聊天用的ICQ和QQ就是使用的UDP协议。


UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体如下：  UDP源端口号
　　目标端口号
　　数据报长度
　　校验值
　　UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。UDP和TCP协议正是采用这一机制实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。数据发送一方（可以是客户端或服务器端）将UDP数据包通过源端口发送出去，而数据接收一方则通过目标端口接收数据。有的网络应用只能使用预先为其预留或注册的静态端口；而另外一些网络应用则可以使用未被注册的动态端口。因为UDP报头使用两个字节存放端口号，所以端口号的有效范围是从0到65535。一般来说，大于49151的端口号都代表动态端口。
　　数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数。因为报头的长度是固定的，所以该域主要被用来计算可变长度的数据部分（又称为数据负载）。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说，包含报头在内的数据报的最大长度为65535字节。不过，一些实际应用往往会限制数据报的大小，有时会降低到8192字节。
　　UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。校验值首先在数据发送方通过特殊的算法计算得出，在传递到接收方之后，还需要再重新计算。如果某个数据报在传输过程中被第三方篡改或者由于线路噪音等原因受到损坏，发送和接收方的校验计算值将不会相符，由此UDP协议可以检测是否出错。这与TCP协议是不同的，后者要求必须具有校验值。
　　许多链路层协议都提供错误检查，包括流行的以太网协议，也许你想知道为什么UDP也要提供检查和校验。其原因是链路层以下的协议在源端和终端之间的某些通道可能不提供错误检测。虽然UDP提供有错误检测，但检测到错误时，UDP不做错误校正，只是简单地把损坏的消息段扔掉，或者给应用程序提供警告信息。


UDP协议的几个特性
1） UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当  UDP它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
　　（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
　　（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
　　（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
　　（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。
　　（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。　
　　虽然UDP是一个不可靠的协议，但它是分发信息的一个理想协议。例如，在屏幕上报告股票市场、在屏幕上显示航空信息等等。UDP也用在路由信息协议RIP（Routing Information Protocol）中修改路由表。在这些应用场合下，如果有一个消息丢失，在几秒之后另一个新的消息就会替换它。UDP广泛用在多媒体应用中，例如，Progressive Networks公司开发的RealAudio软件，它是在因特网上把预先录制的或者现场音乐实时传送给客户机的一种软件，该软件使用的RealAudio audio-on-demand protocol协议就是运行在UDP之上的协议，大多数因特网电话软件产品也都运行在UDP之上。

请见代码

#include <stdio.h>
#include <ws2tcpip.h>	// 定义了IP_HDRINCL

CInitSock theSock;


/* 
计算UDP伪头校验和。UDP校验和基于如下几个域：
	源IP地址
	目的IP地址
	8位0域
	8位协议域
	16位UDP长度
	16位源端口号
	16位目的端口号
	16位UDP封包长度
	16位UDP校验和（0）
	UDP净荷
 */
void ComputeUdpPseudoHeaderChecksum(
    IPHeader    *pIphdr,
    UDPHeader *pUdphdr,
    char    *payload,
    int      payloadlen
    )
{
	char buff[1024];
	char *ptr = buff;
	int chksumlen = 0;
	ULONG zero = 0;
	
	// 包含源IP地址和目的IP地址
	memcpy(ptr, &pIphdr->ipSource, sizeof(pIphdr->ipSource));
	ptr += sizeof(pIphdr->ipSource);
	chksumlen += sizeof(pIphdr->ipSource);

	memcpy(ptr, &pIphdr->ipDestination, sizeof(pIphdr->ipDestination));
	ptr += sizeof(pIphdr->ipDestination);
	chksumlen += sizeof(pIphdr->ipDestination);

	// 包含8位0域
	memcpy(ptr, &zero, 1);
	ptr += 1;
	chksumlen += 1;

	// 协议
	memcpy(ptr, &pIphdr->ipProtocol, sizeof(pIphdr->ipProtocol));
	ptr += sizeof(pIphdr->ipProtocol);
	chksumlen += sizeof(pIphdr->ipProtocol);

	// UDP长度
	memcpy(ptr, &pUdphdr->len, sizeof(pUdphdr->len));
	ptr += sizeof(pUdphdr->len);
	chksumlen += sizeof(pUdphdr->len);

	// UDP源端口号
	memcpy(ptr, &pUdphdr->sourcePort, sizeof(pUdphdr->sourcePort));
	ptr += sizeof(pUdphdr->sourcePort);
	chksumlen += sizeof(pUdphdr->sourcePort);

	// UDP目的端口号
	memcpy(ptr, &pUdphdr->destinationPort, sizeof(pUdphdr->destinationPort));
	ptr += sizeof(pUdphdr->destinationPort);
	chksumlen += sizeof(pUdphdr->destinationPort);

	// 又是UDP长度
	memcpy(ptr, &pUdphdr->len, sizeof(pUdphdr->len));
	ptr += sizeof(pUdphdr->len);
	chksumlen += sizeof(pUdphdr->len);

	// 16位的UDP校验和，置为0
	memcpy(ptr, &zero, sizeof(USHORT));
	ptr += sizeof(USHORT);
	chksumlen += sizeof(USHORT);

	// 净荷
	memcpy(ptr, payload, payloadlen);
	ptr += payloadlen;
	chksumlen += payloadlen;

	// 补齐到下一个16位边界
	for(int i=0; i<payloadlen%2; i++)
	{
		*ptr = 0;
		ptr++;
		chksumlen++;
	}
	// 计算这个校验和，将结果填充到UDP头
	pUdphdr->checksum = checksum((USHORT*)buff, chksumlen);
}


int main()
{
	// 输入参数信息
	char szDestIp[] = "10.16.115.88";	  //  <<== 填写目的IP地址
	char szSourceIp[] = "127.0.0.1";      //  <<== 填写您自己的IP地址

	USHORT nDestPort = 4567;
	USHORT nSourcePort = 8888;
	char szMsg[] = "This is a test \r\n";
	int nMsgLen = strlen(szMsg);

	// 创建原始套节字
	SOCKET sRaw = ::socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP);

	// 有效IP头包含选项
	BOOL bIncl = TRUE;
	::setsockopt(sRaw, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&bIncl, sizeof(bIncl));

	char buff[1024] = { 0 };

	// IP头
	IPHeader *pIphdr = (IPHeader *)buff;
	pIphdr->iphVerLen = (4<<4 | (sizeof(IPHeader)/sizeof(ULONG)));

	pIphdr->ipLength = ::htons(sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader) + nMsgLen);
	pIphdr->ipTTL = 128;
	pIphdr->ipProtocol = IPPROTO_UDP;
	pIphdr->ipSource = ::inet_addr(szSourceIp);
	pIphdr->ipDestination = ::inet_addr(szDestIp);
	pIphdr->ipChecksum = checksum((USHORT*)pIphdr, sizeof(IPHeader));

	// UDP头
	UDPHeader *pUdphdr = (UDPHeader *)&buff[sizeof(IPHeader)];
	pUdphdr->sourcePort = htons(8888);
	pUdphdr->destinationPort = htons(nDestPort);
	pUdphdr->len = htons(sizeof(UDPHeader) + nMsgLen);
	pUdphdr->checksum = 0;

	char *pData = &buff[sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader)];
	memcpy(pData, szMsg, nMsgLen);

	ComputeUdpPseudoHeaderChecksum(pIphdr, pUdphdr, pData, nMsgLen);

	// 设置目的地址
	SOCKADDR_IN destAddr = { 0 };
	destAddr.sin_family = AF_INET;
	destAddr.sin_port = htons(nDestPort);
	destAddr.sin_addr.S_un.S_addr = ::inet_addr(szDestIp);

	// 发送原始UDP封包
	int nRet;
	for(int i=0; i<5; i++)
	{
		nRet = ::sendto(sRaw, buff, 
			sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader) + nMsgLen, 0, (sockaddr*)&destAddr, sizeof(destAddr));
		if(nRet == SOCKET_ERROR)
		{
			printf(" sendto() failed: %d \n", ::WSAGetLastError());
			break;
		}
		else
		{
			printf(" sent %d bytes \n", nRet);
		}
	}

	::closesocket(sRaw);

	getchar();
	return 0;
}