网络基础协议之UDP(上篇)

UDP 协议的简单描述

• UDP 是一个无连接协议，也就是传输数据之前源端口和目的端口不能建立连接。当它想传输数据时，就简单的区抓取来自应用程序的数据，并尽可能快的把它扔到网络上。在发送端，UDP传输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取一个消息段。
• 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态。因此，一台服务器可以同时向多个客户机传输相同的消息。
• UDP 信息报的标题很短，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。
• 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用程序生成数据的速率、传输带宽、源端和目的端主机性能的限制。
• UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维护复杂的链路状况表。
• UDP是面向报文的。发送方的UDP 对应用程序传输下来的报文，添加首部后就向下传送给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，但是它是分发消息的一个理想协议。例如：QQ、屏幕上面的股票报告、航空信息、视频、网络电话、迅雷等等。
• UDP每个数据包最大是64K

 

UDP的首部格式

UDP数据报分为首部和用户数据部分，整个UDP数据报作为IP数据报的数据部分封装在IP数据报中，UDP数据报文结构如图所示

UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节，

• 源端口： 源端口号，需要对方回信时选用，不需要时全部置0.
• 目的端口：目的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。
• 长度：UDP的数据报的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部）
• 校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃。

 

UDP校验

在计算校验和的时候，需要在UDP数据报之前增加12字节的伪首部，伪首部并不是UDP真正的首部。只是在计算校验和，临时添加在UDP数据报的前面，得到一个临时的UDP数据报。校验和就是按照这个临时的UDP数据报计算的。伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅仅是为了计算校验和。这样的校验和，既检查了UDP数据报，又对IP数据报的源IP地址和目的IP地址进行了检验。

UDP校验和的计算方法和IP数据报首部校验和的计算方法相似，都使用二进制反码运算求和再取反，但不同的是：IP数据报的校验和之检验IP数据报和首部，但UDP的校验和是把首部和数据部分一起校验。

发送方，首先是把全零放入校验和字段并且添加伪首部，然后把UDP数据报看成是由许多16位的子串连接起来，若UDP数据报的数据部分不是偶数个字节，则要在数据部分末尾增加一个全零字节（此字节不发送），接下来就按照二进制反码计算出这些16位字的和。将此和的二进制反码写入校验和字段。在接收方，把收到得UDP数据报加上伪首部（如果不为偶数个字节，还需要补上全零字节）后，按二进制反码计算出这些16位字的和。当无差错时其结果全为1,。否则就表明有差错出现，接收方应该丢弃这个UDP数据报。

注意：
1.校验时，若UDP数据报部分的长度不是偶数个字节，则需要填入一个全0字节，但是次字节和伪首部一样，是不发送的。
2.如果UDP校验和校验出UDP数据报是错误的，可以丢弃，也可以交付上层，但是要附上错误报告，告诉上层这是错误的数据报。
3.通过伪首部，不仅可以检查源端口号，目的端口号和UDP用户数据报的数据部分，还可以检查IP数据报的源IP地址和目的地址。
这种差错检验的检错能力不强，但是简单，速度快

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