UDP协议

落日映苍穹つ 2024-04-25 08:44 134阅读 0赞

**UDP**（User Datagram Protocol 即用户数据报协议）是传输层的重要协议之一（还有一个重要协议是TCP）

## UDP协议端格式 ##

**UDP数据报 = 报头 + 载荷（应用层数据包）**

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其中UDP报头中一共有 **4** 个字段，每个字段 **2** 个字节（因此一共 **8** 字节）

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即：

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UDP报头中使用2个字节表示端口号，因此，端口号的取值范围为：0 - 65535，这也是合法端口号的取值范围，其中 **0 - 1023 为知名端口号（例如ssh服务器，使用22端口，端口号是固定的），1024 - 65535为操作系统动态分配的端口号**

16位UDP长度：整个数据报（UDP首部 + UDP数据）的最大长度

16位UDP校验和：检测数据经过传输后是否正确

> 网络中的数据传输，本质上是通过光信号、电信号等进行传播，而这些传输可能受到干扰，（例如，使用高电平表示1 低电平表示 0 ，在外界磁场的影响下，低电平就可能变为高电平，此时 0 就变为了 1，就发生了比特翻转，数据就出现了错误）因此，在接收数据后，要检测收到的数据是否正确（通过校验和检验），若检测发现数据有误，就可以将其丢弃

> **UDP校验和是如何进行校验的呢？**

UDP使用了**CRC校验算法（循环冗余校验和）**来计算校验和，即将UDP数据报中的每个字节都进行累加，再将累加结果保存在2个字节的UDP校验和中（在这里不用考虑数据是否会溢出的问题，最终计算结果是多少就保存多少）

在发送UDP数据报之前，发送方先使用CRC校验算法，计算出校验和（v1），并将其保存到UDP数据报中

当接收方接收到数据后，也会使用CRC校验算法，计算出结果（v2），再比较v1和v2是否相同，若相同，则数据正确，若不同，则在传输过程中发送了比特翻转

## UDP的特点 ##

**无连接：**发送方只需要知道接收方的IP和端口号就可以直接进行传输了，不需要建立连接

**不可靠传输：**无确认机制也无重传机制，若由于网络故障导致数据无法发送给接收方，UDP协议层也不会向应用层返回任何错误信息

**面向数据报：**以数据报为单位进行传输，应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，不能灵活控制读写数据的次数和数量

**有接收缓冲区，无发送缓冲区：**UDP无发送缓冲区，只要有数据，就进行发送，不管对方是否能够正确接收，因此不会缓冲，也就不需要发送缓冲区；而UDP有接收缓冲区，但不能保证收到的UDP报文顺序和发送UDP报文的顺序一致，当缓冲区满时，新的数据报无法进入接收缓冲区，此数据报就会被丢弃

**大小受限（一次最多传输64K）：**由于UDP报头中使用2字节（取值范围为0 - 65535）来表示16位UDP长度，因此能传输的最大数据长度为64K（包括UDP首部）

> **由于使用UDP协议大小受限，那么，若需要传输的数据超过64K时，应该如何传输呢？**

若需要传输的数据超过64K，则需要在应用层手动分包，多次发送，并在接收方手动拼装；或是改用TCP协议

## 基于UDP的应用层协议 ##

NFS（Network File System）：网络文件系统

TFTP（Trivial File Transfer Protocol）：简单文件传输协议

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：动态主机配置协议

DNS（Domain Name System）：域名解析协议

SNMP（Simple Network Management Protocol）：简单网络管理协议

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