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已连接（connected）UDP和未连接（unconnected）UDP的区别

news 2025/6/14 10:26:24

已连接（connected）UDP和未连接（unconnected）UDP的区别，定义、使用方式、优缺点以及适用场景。

1. 基本概念

未连接UDP（默认状态）：创建UDP套接字后，默认是未连接状态。每次发送数据都需要指定目标地址。
已连接UDP：通过connect()函数将UDP套接字与一个特定的目标地址关联起来。之后发送和接收数据可以不用指定地址。

2. 未连接UDP套接字

操作流程：

创建套接字：socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)
发送数据：使用sendto()，每次都需要指定目标地址。
接收数据：使用recvfrom()，每次接收时可以得到数据来源的地址。

示例代码：

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
struct sockaddr_in server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.100", &server_addr.sin_addr);// 发送数据
char *msg = "Hello";
sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));// 接收数据
char buffer[1024];
struct sockaddr_in from_addr;
socklen_t from_len = sizeof(from_addr);
recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&from_addr, &from_len);

特点：

每次发送数据都要指定目标地址。
可以接收来自任意地址的数据。
每次发送和接收操作都要经过完整的地址解析和路由查找过程。

3. 已连接UDP套接字

操作流程：

创建套接字：同上。
使用connect()将套接字与目标地址连接（注意：UDP的connect()不进行实际握手，只是记录地址）。
之后可以使用send()（或write()）发送数据，不需要指定地址。
使用recv()（或read()）接收数据，但只能接收来自该目标地址的数据。

示例代码：

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
struct sockaddr_in server_addr;
// ...（同上，填充server_addr）// 连接操作
connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));// 发送数据（无需指定地址）
char *msg = "Hello";
send(sockfd, msg, strlen(msg), 0);// 接收数据（只能接收来自server_addr的数据）
char buffer[1024];
recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);

特点：

发送数据不需要指定地址，直接使用send()。
只能接收来自connect()指定地址的数据（其他地址的数据会被丢弃）。
内核会记录目标地址，因此发送时不需要查找路由，性能更高。
可以接收异步错误（如ICMP错误）。

4. 关键区别

特性	未连接UDP	已连接UDP
发送函数	`sendto()` / `sendmsg()`	`send()` / `write()`
接收函数	`recvfrom()` / `recvmsg()`	`recv()` / `read()`
接收数据来源	任意地址	仅`connect()`指定的地址
发送目标地址	每次发送时指定	固定为`connect()`的地址
异步错误接收	无法接收	可以接收（如ICMP端口不可达）
路由查找	每次发送都要查找	只需一次（连接时）
性能	相对较低（每次查找路由）	较高（路由缓存）

5. 异步错误处理

已连接UDP：如果发送数据后，对端返回ICMP错误（如端口不可达），则该错误会返回给进程（例如，下次调用send()或recv()时会返回错误）。
未连接UDP：即使有ICMP错误，进程也不会收到通知，因为未连接UDP没有目标地址的关联。

6. 适用场景

未连接UDP：
- 需要向多个不同地址发送数据（如DNS客户端）。
- 接收来自任意地址的数据（如服务器）。
已连接UDP：
- 长时间只与一个固定对端通信（如网络游戏、实时音视频）。
- 需要接收异步错误。
- 追求更高性能（减少每次发送的路由查找开销）。

7. 深入理解

连接操作的本质：UDP的connect()仅仅是在内核中记录了目标地址，并不进行任何网络交互。因此，它不会阻塞，也不会改变UDP的无连接特性。
多次连接：可以对同一个UDP套接字多次调用connect()，以改变目标地址。也可以调用connect()指定地址族为AF_UNSPEC来断开连接（回到未连接状态）。

8. 注意事项

已连接UDP套接字只能与一个地址关联，因此不能用于多播或广播（除非先断开连接）。
使用已连接UDP后，不能再使用sendto()发送到其他地址（除非指定了目标地址，但这样会改变连接状态？实际上，在已连接状态下使用sendto()时，如果目标地址是AF_UNSPEC，会返回错误；如果指定了其他地址，有些系统会临时使用该地址发送，但不会改变套接字的连接状态，而有些系统会返回错误）。

9. 代码示例（切换状态）

// 创建UDP套接字
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 连接到A
struct sockaddr_in addrA = { ... };
connect(sockfd, (struct sockaddr*)&addrA, sizeof(addrA));// 发送到A
send(sockfd, ...);// 切换到B：重新连接
struct sockaddr_in addrB = { ... };
connect(sockfd, (struct sockaddr*)&addrB, sizeof(addrB));// 发送到B
send(sockfd, ...);// 断开连接，回到未连接状态
struct sockaddr unspec = { .sa_family = AF_UNSPEC };
connect(sockfd, &unspec, sizeof(unspec));// 现在又可以发送给任意地址了
sendto(sockfd, ... , &addrC, ...);

struct sockaddr unspec = {

.sa_family = AF_UNSPEC // 地址族：未指定

};

一种特殊的套接字地址结构，用于显式断开已连接 UDP 套接字的连接状态，使其恢复到未连接状态。主要应用于 UDP 套接字管理。