UDP协议

Posted 2023-05-30 looktheworld

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了UDP协议相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

UDP协议

1.UDP协议的特点

无连接性：UDP是无连接的，发送端发送数据时不需要与接收端建立连接，也不会维护连接状态。
不可靠性：UDP不提供可靠的数据传输。发送端将数据打包成数据报（Datagram），直接发送给接收端，不保证数据的完整性、顺序和是否到达。
高效性：由于没有连接建立和维护的开销，UDP具有较低的时延，适合于实时性要求较高的应用，如音频、视频流传输等。
支持一对一或一对多的通信模式：UDP可以将数据报发送给一个或多个接收者，适用于广播和多播等应用场景。

无连接线：

TCP:是需要面向连接的协议,需要建立三次握手.

UDP:不需要建立连接,即时即传.
不可靠性:

TCP:保障数据传输的可靠性:例如丢包,按序,重复等问题都可以得到解决

UDP:并不管数据中途发生了不可预料的事情
高效性:

TCP:在传输包和建立的过程中由于机制的完善,资源的使用一般情况会更多.

UDP:不需要建立握手,同时首部长度小于TCP首部长度,是8个字节,开销更小.
服务模式:

TCP:是一对一的通信的服务模式,两点之间进行通信

UDP:因为不需要建立握手连接,可以发送给多个接收者,支持多播等多个用户

2.UDP的首部格式

UDP头部仅仅只有8个字节,看起来真的让人舒服很多

校验和:这里的校验和字段仅仅用来检测数据的完整性和数据是否发生错误，并不具备恢复机制,也就是有错会丢弃，是一种简单的查错机制。
源端口号,目的端口号:用来告知UDP协议和哪个应用进程进行交流
包长度:保存了UDP首部的长度和数据的长度之和

3.TCP与UDP的不同之处

其实前面大致已经理解到TCP和UDP已经有很多地方不同了，例如：

连接性：一个是面向连接，一个是无连接的协议。
可靠性：TCP可靠，而UDP不可靠
有序性：TCP有序列号和ACK号，能确保按照顺序接受数据，而UDP不会。
基于字节流和数据报：TCP是基于字节流的传输协议，是按照分段的方式进行数据的分段，接收端根据数据段组合数据段，而UDP是基于数据报，每个UDP数据包都是独立的，有固定的大小和边界，都说UDP是面向报文的协议。

为什么UDP是面向报文的协议?

当应用层将数据交付给UDP协议时,UDP协议会将其数据视为完整的一个数据包,并默认不需要进行拆分,且因为UDP是无连接的协议,具备即时的特点,也就意味着传送数据包不需要进行分组或者分段,而是当作一整个报文,接收端就能立马根据报文(简单点说这个报文是完整的信息)知道发送方的意图,同时,我们的操作系统也并不会对UDP数据包进行拆分.

UDP数据包如果过长也不会去分片或者分段吗?

分段是按照TCP协议进行的,而分片是根据IP协议进行的,通常来说TCP是根据MSS来进行分段的,而IP是根据MTU进行分片的,因为UDP其实并不关心数据本身的长度,只会将他当成一个整体的报文,所以将数据的拆分任务就交给了IP协议栈,毕竟IP协议中如果超过MTU则进行分片,这是他本身的工作,可以说UDP协议不会进行任何数据的拆分.

再来聊聊TCP为什么就会是面向字节流的协议?

TCP并不像是UDP数据包一样具备完整的消息,这一点很重要,TCP消息通常都是由于过长需要进行数据的拆分,也就是说一个完整的消息体被拆分成了几部分,其中任意一部分丢失,都会导致数据无法解读,这就是为什么TCP需要从反向解释可靠的必要,就比如UDP需要传送一个消息,消息的具体内容是:早上我吃了晚饭,而如果是TCP去传送,如果进行了分段,就会是这样的:早上|我吃了|晚饭.

所以TCP是面向字节流的协议,毕竟无论数据在转换成二进制文件前(调制成对应的数字信号)前,文件的基本单位都是按字节来算的.

UDP协议详解（UDP协议特点，UDP协议格式UDP的应用）

前言

TCP和UDP协议都是传输层的协议，其中传输层是负责端对端之间的连接，端是指端点。

端口的划分和知名端口

0~1023：知名端口
3306：Mysql数据库
1521：Oracle数据库
22：ssh服务器
21：ftp服务器
23：telnet服务器
80：http服务器
443：https服务器

可以使用cat /etc/services查看知名端口

① 一个进程是否可以bind多个端口号?

可以的，一个进程可以绑定多个端口号。

② 一个端口号是否可以被多个进程bind?

是不行的，一个端口一次只能被一个进程所绑定。

我们可以使用netstat [选项]命令来查询网络状态。

n ：拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字
l：仅列出有在 Listen (监听) 的服務状态
p：显示建立相关链接的程序名
t：(tcp)仅显示tcp相关选项
u：(udp)仅显示udp相关选项
a：(all)显示所有选项，默认不显示LISTEN相关
.

举个例子的话就是可以使用 netstat -anp | grep [端口号]来查看当前某个端口的具体情况。

1.UDP协议的特点

UDP协议的特点就是无连接、不可靠、面向数据报的，整个过程就像是一个寄信的过程，每次接收和发送数据均是整条进行发送。

无连接: 知道对端的IP和端口号就直接进行传输, 不需要建立连接.
不可靠: 没有确认机制, 没有重传机制; 如果因为网络故障该段无法发到对方, UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息.
面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量.

2. UDP协议的特点

我们再来看看，udp的定义：

① 16位源端口号：数据从哪个端口发送出来的，换一句话说，数据是从哪一个进程中被发送出来的

② 16位目的端口号：数据想要到哪一个端口去，换句话说，数据想要往哪一个端口去。

③ 16位UDP长度：即UDP所能支持的数据长度，即UDP数据最大支持65536的长度。

问题：想要使用UDP协议发送大于65536(2¹⁶)的数据，应该如何发送？
解答：可以采用自定制协议，（HTTP协议所使用的TCP协议），但是在使用自定制协议的时候，要使用两个标识符，一个标识符用来标识是否为同一条数据，另一个标识符用来标识当前数据的位置，即用来判断数据的前后位置（偏移量）。
解法二：也可以直接使用自定制协议限定大小，然后在同一个逻辑下多次调用sendto接口
注意：由于UDP最大长度为65536，但是其中还包含了头部的8个字节，因此在每次发送数据的时候，最大发送65536 - 8 = 65528个字节。

④ 16位校验和：校验数据在传输过程中是否失真。

首先在发送方进行填充，接收方进行检验。
对于接收方而言，如果接收成功了，就会将数据递交给应用层。如果校验失败了，即使数据已经传输到了UDP协议中，也会直接被丢弃掉，因为又可能在传输过程中失真了。
对于发送方来说，要对其进行填充，方法是：将除过校验和的16比特位，其余的按照16个比特位进行相加。（在相加的过程中如果出现比特位超过16位的情况，则需要进行回卷）

回卷的策略：最高位 + 低16位计算出来新的值。

然后再将加完的结果进行反码运算，再将反码运算的结果放到16位校验和中去。
对于接收方而言，对所有的16个比特位进行相加，如果相加的和全为1，则数据是正确的，否则数据就失真。