网络协议系列七 - 传输层-UDP

Posted 2021-06-28 1024星球

传输层有两个协议是每一个程序员必然知道的：UDP、TCP。

一、传输层（Transport）

TCP和UDP的区别：
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1.1. 连接性

TCP是面向连接，也就是说TCP传输必须先要建立连接才能通信，建立连接就是我们熟知的“三次握手”。TCP在数据传输完毕后需要断开连接，因为服务器会有端口不断的监听本次连接的状态，如果不断开就会一直占用资源，断开连接需要“四次挥手”。

UDP是无连接，通信时不需要建立连接，发送方直接发送数据，不关心接收方的接收状态。

1.2. 可靠性

TCP：可靠传输，不丢包。只要发现丢包就会重新发送，会保证数据是准确的。

UDP：不可靠传输，可能丢包。只管发送，不管接收方的是否接收到。

1.3. 首部占用空间

TCP：由于是建立连接的可靠传输，所以首部会比较复杂，占用空间也就会比较大。

UDP：几乎是无脑传输，所以只需要知道源和目标信息就可以了。相比TCP就会小很多。

1.4. 传输速率

UDP的特点使得其传输速率比TCP快。

1.5. 资源消耗

TCP由于需要建立连接，所以会比较消耗资源。

UDP资源消耗就比较小。

1.6. 应用场景

浏览器、文件传输、邮件发送等都需要保证数据的完整性，所以使用TCP比较合适。

音视频通话、直播等对时效性要求较高，所以使用UDP更佳。如果使用TCP就会发生数据混乱，比如3s前的音/影由于丢包原因在2min后才成功发送到接收方。

1.7. 应用层协议

• 浏览器：HTTP、HTTPS
• 文件传输：FTP
• 邮件：SMTP
• DNS

二、UDP

UDP（User Datagram Protocol）：用户数据报协议。

UDP是无连接的，减少了建立和释放连接的开销。UDP尽最大能力交付，不保证可靠交付，因此不需要维护一些复杂的参数，首部只有8个字节（TCP的首部至少20个字节）。

2.1. UDP长度（Length）

占16位，首部的长度 + 数据的长度。

2.2. 检验和（Checksum）

检验和的计算内容：伪首部 + 首部 + 数据。

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伪首部是固定的12字节，由源IP地址（4个字节） + 目的IP地址（4个字节） + 保留位（1个字节，默认是0） + 协议代表值（1个字节，UDP固定值17） + UDP长度（2个字节）组成。仅在计算检验和时起作用，并不会传递给网络层，目的是为了增强检验功能。

检验和一般有两种，一种是首部 + 数据，另一种是只计算首部。

2.3. 端口（Port）

UDP首部中端口占用2字节。可以推测出端口号的取值范围是：0 ~ 65535。

客户端的源端口是临时开启的随机端口。

防火墙可以设置开启/关闭某些端口来提供安全性。

常用命令行：

• netstat -an：查看被占用的端口
• netstat -anb：查看被占用的端口，占用端口的应用程序
• telnet 主机 端口：查看是否可以访问主机的某个端口。
  • Windows：安装telnet，控制面板 -> 程序 -> 启动或 关闭Windows功能 -> 勾选Telnet Client -> 确定。