计算机网络之传输层UDP协议

文章转自：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105453096

学习课程：《2019王道考研计算机网络》

学习目的：利用最省时间的方法学习考研面试中的计算机网络。

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1、用户数据报协议UDP概述及特点优势

为什么应用开发人员宁愿在UDP之上构建应用，也不选择TCP?既然TCP提供可靠的服务，而UDP不提供，那么TCP总是首选吗?答案是否定的，因为有很多应用更适合用UDP，主要是因为UDP具有如下优点:

1)UDP无须建立连接。

• UDP不会引入建立连接的时延。
• 试想如果DNS运行在TCP而非UDP上，那么DNS的速度会慢很多。
• HTTP使用TCP而非UDP，是因为对于基于文本数据的Web网页来说，可靠性是至关重要的。

2)无连接状态。

• TCP需要在端系统中维护连接状态。此连接状态包括接收和发送缓存、拥塞控制参数和序号与确认号的参数。
• 而UDP不维护连接状态，也不跟踪这些参数。
• 因此，某些专用应用服务器使用UDP时，一般都能支持更多的活动客户机。

3)分组首部开销小。

• TCP有20B的首部开销，而UDP仅有8B的开销。

4)应用层能更好地控制要发送的数据和发送时间。

• UDP没有拥塞控制，因此网络中的拥塞不会影响主机的发送效率。
• 某些实时应用要求以稳定的速度发送，能容忍一些数据的丢失，但不允许有较大的时延，而UDP正好满足这些应用的需求。

5)UDP常用于一次性传输较少数据的网络应用

• 如DNS、SNMP等，因为对于这些应用，若采用TCP，则将为连接创建、维护和拆除带来不小的开销。
• UDP也常用于多媒体应用(如IP电话、实时视频会议、流媒体等)，显然，可靠数据传输对这些应用来说并不是最重要的，但TCP的拥塞控制会导致数据出现较大的延迟，这是它们不可容忍的。

6)UDP提供尽最大努力的交付，即不保证可靠交付

• 但这并不意味着应用对数据的要求是不可靠的，因此所有维护传输可靠性的工作需要用户在应用层来完成。
• 应用实体可以根据应用的需求来灵活设计自己的可靠性机制。

7)UDP是面向报文的。

• 发送方UDP对应用层交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界;
• 接收方UDP对IP层交上来UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付给上层应用进程，一次交付一个完整的报文。
• 因此报文不可分割，是UDP数据报处理的最小单位。

2、UDP首部格式

各字段意义如下：

• 1)源端口。源端口号。在需要对方回信时选用，不需要时可用全0。
• 2)目的端口。目的端口号。这在终点交付报文时必须使用到。
• 3)长度。UDP数据报的长度(包括首部和数据)，其最小值是8 (仅有首部)。
• 4)校验和。检测UDP数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。该字段是可选的，当源主机不想计算校验和时，则直接令该字段为全0。

3、当传输层从IP层收到UDP数据报时

根据首部中的目的端口，把UDP数据报通过相应的端口上交给应用进程

如果接收方UDP发现收到的报文中的目的端口号不正确(即不存在对应于端口号的应用进程)，那么就丢弃该报文，并由ICMP发送“端口不可达”差错报文给发送方。

4、UDP校验

• 伪首部和全0字节是不发送的，仅供校验使用