網絡編程原理與UDP實現
如何發送數據包？
Q：當應用程序產生數據的時候，需要去構造數據包並發送到網絡上去，但是由誰負責處理呢？
A：現代操作系統負責數據包得構造與發送，應用程序只需提供數據。 當應用程序產生數據時，應用程序將數據交給OS內核，然後在OS內核添加各層的首部，構建好數據包，然後交給網卡，發送到網絡中去。
Q：應用程序如何向OS 發送數據呢？
A： OS為程序提供了一個接口，即socket API，類似於系統調用函數。
Q：通過socket API，只需要提供數據嗎？
A：並不，還需要告訴OS 內核，目的端口是什麼，傳輸層使用哪種協議（UDP/TCP），目的IP地址。
Q：為什麼不需要告訴源端口？
A：因為源端口是當數據進入到OS內核時，OS會為這個應用程序隨機開放一個端口，作為源端口。當服務器端收到數據，進行返回時，也從這個端口進行返回。同樣源IP地址，OS內核也是選一個網卡出去，這個網卡的地址作為源IP地址。
詳情可見下圖：
Q：加工數據是包括什麼？
A：依次包括添加傳輸層首部，網絡層首部，所以在這裡需要告訴傳輸層的目的端口，以及使用的協議，以及網絡層的目的IP地址。然後交給網卡驅動程序，構造數據鏈路層頭部，以及物理層。若想繼續詳細了解網卡的操作，可參考:網卡工作原理詳解，從網卡發送數據再談TCP/IP協議—網絡傳輸速度計算-網卡構造
了解到上述信息，知道我們要告訴OS 目的IP地址，目的端口，以及數據。
下面是使用python網絡編程客戶端的代碼：
import socket
ip="127.0.0.1"
port=8090
data = b"hello PsgQ"
sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
sock.sendto(data,(ip,port))
Q： socket函數裏面的參數是什麼意思？
A： socket.AF_INET表示使用IPv4。socket.SOCK_DGRAM表示傳輸層使用UDP。
Q：為什麼data=b”hello PsgQ”?
A: 因為在網絡中傳輸的是位元組流，b前綴將字符串轉換成bytes。對於英文字母可以這樣轉換，但對於中文字符串不行，因為b後面的字符串必須是ascii碼可以表示的。若要傳遞中文字符串，須data=bytes（’哈哈’，encoding=’UTF-8’）
具體可參考字符串和編碼
c語言版代碼隨後更新。
如何接收數據包？
網卡驅動程序收到數據，作出校驗以及檢查完相應的目的MAC地址，交到OS內核。
OS內核 網絡層模塊 進行解封裝，查看IP的目的地址，是不是發給自己的，丟棄IP地址不是自己的數據包。然後查看傳輸層使用的是什麼協議，假如是UDP，之後交給UDP模塊處理。
UDP獲得數據包後，查看目的端口，發給相應的端口。
Q：應用程序怎麼去獲得數據阿？
A：每個應用程序想要去接收數據，都需要與相應的端口進行綁定。比如HTTP，默認80端口，DNS默認使用53端口等。即OS內核交付給相應的端口，就意味着交付到某個應用程序（通過socket API）。相當於告訴內核，任何時候只要有數據到達這個端口，可以把數據交給我。具體過程是，OS 內核交給相應的端口的緩衝區，這個緩衝區是與端口進行綁定的。應用程序可從這個緩衝區讀取數據。
實際情況可能是：當沒有數據時，這個應用程序的socket API會被阻塞掉，但當數據包到達時，OS內核會去激活這個進程。
如下圖：
從上述信息了解到，我們在server端要進行綁定端口，因為可能有多個網卡，每個網卡IP地址不同，所以我們也要綁定IP地址等。
下面是使用python網絡編程服務器端的代碼：
import socket
ip="0.0.0.0"
port = 8090
sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind((ip,port))
while True:
data,(ip,port)=sock.recvfrom(1024)
data=data.decode('ascii')
print("clinet:{},port:{}".format(ip,port))
print("Received:{}".format(data))
Q： ip =”0.0.0.0″?
A: 表示 數據包的目的地址可以是任意一個網卡的地址。
Q： data=data.decode(‘ascii’)
A： 因為網絡上使用的是位元組流，前面客戶端將字符串轉換成了位元組流，在這裡使用ascii碼進行解碼，使位元組流重又轉換成字符串格式。
注意：調用bind函數 ，參數是（ip，port）
最終運行結果：
c語言版代碼隨後更新。謝謝大家。
