? 網絡協議 - UDP 協議詳解 基于TCP和UDP的協議非常廣泛，所以也有必要對UDP協議進行詳解。@pdai

? UDP概述

UDP(User Datagram Protocol)即用戶數據報協議，在網絡中它與TCP協議一樣用于處理數據包，是一種無連接的協議。在OSI模型中，在第四層——傳輸層，處于IP協議的上一層。UDP用來支持那些需要在計算機之間傳輸數據的網絡應用。包括網絡視頻會議系統在內的眾多的客戶/服務器模式的網絡應用都需要使用UDP協議。UDP協議從問世至今已經被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經被一些類似協議所掩蓋，但是即使是在今天UDP仍然不失為一項非常實用和可行的網絡傳輸層協議。UDP報文沒有可靠性保證、順序保證和流量控制字段等，可靠性較差。但是正因為UDP協議的控制選項較少，在數據傳輸過程中延遲小、數據傳輸效率高，適合對可靠性要求不高的應用程序，或者可以保障可靠性的應用程序，如DNS、TFTP、SNMP等。

? UDP特點

UDP提供不可靠服務，具有TCP所沒有的優勢： UDP無連接，時間上不存在建立連接需要的時延。空間上，TCP需要在端系統中維護連接狀態，需要一定的開銷。此連接裝入包括接收和發送緩存，擁塞控制參數和序號與確認號的參數。UCP不維護連接狀態，也不跟蹤這些參數，開銷小。空間和時間上都具有優勢。

舉個例子： DNS如果運行在TCP之上而不是UDP，那么DNS的速度將會慢很多。

HTTP使用TCP而不是UDP，是因為對于基于文本數據的Web網頁來說，可靠性很重要。

同一種專用應用服務器在支持UDP時，一定能支持更多的活動客戶機。

分組首部開銷小，TCP首部20字節，UDP首部8字節。

UDP沒有擁塞控制，應用層能夠更好的控制要發送的數據和發送時間，網絡中的擁塞控制也不會影響主機的發送速率。某些實時應用要求以穩定的速度發送，能容 忍一些數據的丟失，但是不能允許有較大的時延(比如實時視頻，直播等)

UDP提供盡最大努力的交付，不保證可靠交付。所有維護傳輸可靠性的工作需要用戶在應用層來完成。沒有TCP的確認機制、重傳機制。如果因為網絡原因沒有傳送到對端，UDP也不會給應用層返回錯誤信息

UDP是面向報文的，對應用層交下來的報文，添加首部后直接鄉下交付為IP層，既不合并，也不拆分，保留這些報文的邊界。對IP層交上來UDP用戶數據報，在去除首部后就原封不動地交付給上層應用進程，報文不可分割，是UDP數據報處理的最小單位。

正是因為這樣，UDP顯得不夠靈活，不能控制讀寫數據的次數和數量。比如我們要發送100個字節的報文，我們調用一次sendto函數就會發送100字節，對端也需要用recvfrom函數一次性接收100字節，不能使用循環每次獲取10個字節，獲取十次這樣的做法。

UDP常用一次性傳輸比較少量數據的網絡應用，如DNS,SNMP等，因為對于這些應用，若是采用TCP，為連接的創建，維護和拆除帶來不小的開銷。UDP也常用于多媒體應用(如IP電話，實時視頻會議，流媒體等)數據的可靠傳輸對他們而言并不重要，TCP的擁塞控制會使他們有較大的延遲，也是不可容忍的

UDP 支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。

還要注意的是： IP 數據報要經過互連網中許多路由器的存儲轉發；UDP 用戶數據報是在運輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的。

UDP 對應用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。應用層交給 UDP 多長的報文，UDP 就照樣發送，即一次發送一個報文。

? UDP的首部格式

在計算檢驗和時，臨時把“偽首部”和 UDP 用戶數據報連接在一起。偽首部僅僅是為了計算檢驗和。

源端口: 占16位、源端口號。在需要對方回信時選用。不需要時可用全0。

目的端口: 占16位、目的端口號。這在終點交付報文時必須使用。

長度: 占16位、UDP用戶數據報的長度,其最小值是8(僅有首部)。

檢驗和: 占16位、檢測UDP用戶數據報在傳輸中是否有錯。有錯就丟棄。

請注意，雖然在 UDP 之間的通信要用到其端口號，但由于 UDP 的通信是無連接的，因此不需要使用套接字。

? UDP校驗 UDP校驗和的計算方法和IP數據報首部校驗和的計算方法相似，都使用二進制反碼運算求和再取反，但不同的是：IP數據報的校驗和之檢驗IP數據報和首部，但UDP的校驗和是把首部和數據部分一起校驗。

發送方，首先是把全零放入校驗和字段并且添加偽首部，然后把UDP數據報看成是由許多16位的子串連接起來，若UDP數據報的數據部分不是偶數個字節，則要在數據部分末尾增加一個全零字節(此字節不發送)，接下來就按照二進制反碼計算出這些16位字的和。將此和的二進制反碼寫入校驗和字段。在接收方，把收到得UDP數據報加上偽首部(如果不為偶數個字節，還需要補上全零字節)后，按二進制反碼計算出這些16位字的和。當無差錯時其結果全為1,。否則就表明有差錯出現，接收方應該丟棄這個UDP數據報。

下圖是計算UDP校驗和的例子：

注意： 校驗時，若UDP數據報部分的長度不是偶數個字節，則需要填入一個全0字節，但是次字節和偽首部一樣，是不發送的。

如果UDP校驗和校驗出UDP數據報是錯誤的，可以丟棄，也可以交付上層，但是要附上錯誤報告，告訴上層這是錯誤的數據報。

通過偽首部，不僅可以檢查源端口號，目的端口號和UDP用戶數據報的數據部分，還可以檢查IP數據報的源IP地址和目的地址。

這種差錯檢驗的檢錯能力不強，但是簡單，速度快。

? 參考文章 https://blog.csdn.net/dog250/article/details/6896949

https://blog.csdn.net/qq_42196196/article/details/83956689

https://cloud.tencent.com/developer/article/1004554

https://blog.csdn.net/aa1928992772/article/details/85240358

總結

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