UDP (User Datagram Protocol) es un protocolo de datagramas, no orientado a la conexión mucho más sencillo, poco fiable y de alto rendimiento, que a diferencia de TCP no incluye todas características para garantizar la entrega de paquetes, tales como recuperación de fallas, chequeo de errores o control de flujo. Debido a estas características UDP debe utilizarse en casos específicos, donde se asuma que el rendimiento es mejor que la fiabilidad:
- Cuando se transmite una pequeña cantidad de datos en periodos muy cortos de tiempo.
- Aplicaciones de “consulta y respuesta”, que trasmiten una consulta y esperan una respuesta inmediata.
- En sistemas de compresión para la transmisión de audio y video que pueden aceptar cierta cantidad de corrupción o perdida de paquetes.
- Algunas aplicaciones tienen su propio mecanismo de entrega de transporte, así que no necesitan de una capa de transporte. Estas aplicaciones usaran UDP mas eficientemente que TCP.
Por su rendimiento, UDP es recomendable en aplicaciones en donde es aceptable que algunos paquetes se pierdan durante la comunicación, como video streaming de video o algún protocolo multicasting como DNS.
La cabecera UDP tiene solo 4 campos: puerto origen, puerto destino, longitud y checksum. Los campos origen y destino tiene la misma funcionalidad que se tienen en la cabecera TCP. La longitud del campo especifica la longitud de la cabecera UDP y el campo checksum permite la revisar integridad del paquete.
La clase UDPClient
La clase UdpClient es responsable de manejar mensajes punto a punto (point-to-point) y multicasting con el protocolo UDP; la clase UdpClient utiliza endpoints, esta clase puede ser construida inicialmente con el parámetro de un host o bien este parámetro puede especificarse durante el método Send().
Tambien proporciona un método Receive() que bloquea el hilo de ejecución hasta que un datagrama es recibido.
La clase UdpClient es una pequeña interfaz comparado a la clase TcpClient. Esto refleja la simple naturaleza de este protocolo en comparación con TCP. Mientras que ambas clases TcpClient y UdpClient utilizan un Socket internamente, la clase UdpClient no contiene un método para regresar un flujo de red (stream) para escribir y leer, en lugar de eso tiene un método Send() que acepta un arreglo de bytes como parámetro, mientras el método Receive() recibe un arreglo de bytes.
| Metodo o propiedad | Descripción |
| Receive | Recibe un datagrama UDP que fue enviado por una máquina remota. |
| Send | Envia un datagrama UDP a una máquina remota. |
| Client | Obtiene el socket subyacente que utiliza la clase. |
Ejemplo de una comunicación entre un clientes y un servidor UDP
Es importante entender que en un modelo de comunicación sin conexión como UDP la comunicación se limita estrictamente a un modelo de petición/respuesta, que se lleva de la siguiente manera:
Cada petición es un arreglo de bytes se salida procedente del cliente. Este arreglo de bytes se envía al servidor mediante TCP/IP, donde se convierte en la entrada del servidor. La respuesta entonces es el arreglo de bytes que salen del servidor para actuar como la entrada del cliente. Debido a la simpleza de este modelo, presenta las siguientes limitaciones:
- Falta de conexión continua
- Falta de fiabilidad
- Seguridad insuficiente
Para mostrar como trabaja la comunicación entre un cliente y un servidor UDP utilizando la clase UdpClient escribí dos programas: un servidor y un cliente UDP. Ambos programas utilizan una interfaz de usuario (GUI) en GTK# para comunicarse entre ellos.
Pasos para la construcción de un servidor UDP GTK#
El servidor UDP envía la fecha y la hora actual de la máquina a los clientes que se conecten en su número de puerto, durante los minutos que el servidor se encuentre activo, ambos el número de puerto y los minutos son especificados por el usuario en la pantalla.
El proyecto del servidor se compone de dos clases:
- La clase MainWindowServer.cs es la clase que construye la GUI del programa, obtiene los parámetros: número de puerto y minutos de ejecución del subproceso servidor, informa acerca de su estado o las posibles excepciones.
- La clase Program.cs es la clase principal que donde se ejecuta el servidor.
Para construir un servidor UDP se requieren de los siguientes pasos:
1) Crear una objeto UdpClient que al construirse sin argumentos se le asigna un número de puerto de la IP local.
UdpClient udpClient = new UdpClient();
2) Construir un objeto IPEndpoint asociando una IP para este ejemplo utilice la dirección local y el número de puerto donde se conectara para enviar la respuesta (response) del servidor.
IPEndPoint IPremoteEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),serverPort);
3) Utilizar la clase Encoding para convertir el texto de la respuesta en un arreglo de bytes UTF8, y enviarla por la red con el método Send().
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(response.ToString());
udpClient.Send(data,data.Length,IPremoteEP);
Pasos para la construcción de un cliente UDP GTK#
El cliente UDP solicita un petición al número de puerto del servidor, recibiendo la respuesta como una matriz de bytes, la convierte a una cadena y la muestra en la pantalla.
El proyecto del cliente UDP GTK# se compone de 2 clientes:
- 1. La clase MainWindow.cs es la clase que construye la GUI del cliente, solicita los parámetros: numero de puerto y dirección IP para configurar la comunicación, maneja los eventos para recibir la respuesta del servidor y mostrar el resultado en pantalla o las posibles excepciones.
- 2. La clase Program.cs es la clase principal donde se ejecuta el cliente
Para construir un cliente UDP se requieren de los siguientes pasos:
1) Se crea un objeto UdpClient y se le especifica como parámetro el número de puerto al cual se enlazará.
UdpClient client = new UdpClient(portToReceive);
2) Se crea el IPEndPoint para recibir la matriz de bytes con los parámetros IPAddress.Any (Indica que el servidor debe escuchar por clientes en todas las interfaces de red) y el número de puerto cero (para solicitar números de puertos dinámicos).
IPEndPoint anyIP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
3) Se obtiene el arreglo de bytes del IPEndPoint
byte[] data = client.Receive(ref anyIP);
4) Se convierte el arreglo de bytes a una cadena
text = Encoding.UTF8.GetString(data);
5) Una vez obtenido el mensaje se debe cerrar el Socket
client.Close();
A continuación unas imágenes del cliente y del servidor comunicándose entre si.
