【实战演练】构建UDP文件传输应用

# 1. UDP协议基础**

UDP（用户数据报协议）是一种无连接、不可靠的传输层协议，主要用于实时数据传输。与TCP协议不同，UDP不建立连接，也不保证数据传输的可靠性。这使得UDP协议具有低延迟和高吞吐量的特点，适用于对实时性要求高、数据量较小的应用场景。

UDP协议使用数据报文进行数据传输，每个数据报文包含了源端口号、目的端口号、数据长度和数据内容。UDP数据报文没有序号和确认机制，因此无法保证数据的顺序和完整性。

# 2. UDP文件传输原理

UDP（用户数据报协议）是一种无连接、不可靠的传输层协议，它在网络中传输数据时不建立连接，也不保证数据的可靠性。但是，UDP具有较高的传输效率和较低的延迟，因此常用于实时数据传输、视频会议和游戏等场景。

### 2.1 UDP数据包结构

UDP数据包由以下部分组成：

| 字段 | 长度 | 描述 |
|---|---|---|
| 源端口 | 16位 | 发送方端口号 |
| 目标端口 | 16位 | 接收方端口号 |
| 长度 | 16位 | UDP数据包总长度，包括头部和数据 |
| 校验和 | 16位 | UDP数据包的校验和 |
| 数据 | 可变长度 | 要传输的数据 |

UDP数据包的头部长度为8字节，数据部分的长度可变。UDP数据包的校验和用于检测数据传输过程中的错误，如果校验和不正确，数据包将被丢弃。

### 2.2 文件分块与重组

在UDP文件传输中，为了提高传输效率，文件会被分块发送。每个数据块包含一个数据包头和一个数据块。数据块头包含以下信息：

| 字段 | 长度 | 描述 |
|---|---|---|
| 序列号 | 32位 | 数据块的序列号 |
| 块大小 | 32位 | 数据块的大小 |
| 偏移量 | 32位 | 数据块在文件中的偏移量 |

接收方收到数据块后，根据序列号和偏移量将数据块组装成完整的文件。如果接收方收到一个丢失或损坏的数据块，它会向发送方发送一个重传请求，要求发送方重新发送该数据块。

**代码块：**

# 发送方：将文件分块并发送
def send_file(filename, sock, addr):
    with open(filename, 'rb') as f:
        while True:
            data = f.read(1024)  # 每次读取1KB数据
            if not data:
                break
            # 创建数据块头
            header = struct.pack('!III', seq_num, len(data), offset)
            # 发送数据块
            sock.sendto(header + data, addr)
            seq_num += 1  # 递增序列号
            offset += len(data)  # 递增偏移量

# 接收方：接收数据块并重组文件
def recv_file(sock, addr):
    with open('new_file', 'wb') as f:
        while True:
            data, addr = sock.recvfrom(1024)
            # 解析数据块头
            header = struct.unpack('!III', data[:12])
            seq_num, block_size, offset = header
            # 将数据块写入文件
            f.seek(offset)