UDP用户数据报
UDP
用户数据报协议UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少的一个功能,就是复用,分用,差错检测功能。UDP的主要特点是:
UDP是无连接的,即在发送数据报之前不需要建立连接(当然发送数据结束的时候也不会有连接释放),因此减少了开销和发送数据之前的时延。
UDP是尽自己最大努力交付,且并不提供可靠服务,因此主机并不需要维持复杂的链接状态表。
UDP是面向报文的,发送方的UDP对应用程序交下来的报文,在添加首部之后就可以交付给IP层。UDP对于应用层交付下来的报文,既不拆分,也不合并,只是只是保留这些报文的边界。意思就是,不管上层传给UDP多长的报文,UDP照样发送,至于是否进行切片处理等等,那是IP层的事情。
UDP没有拥塞控制,因此网络上出现拥塞不会使得源主机的发送速率降低。这种就特别的适合实时场景的使用。例如视频通话,语音通话等等。
UDP支持一对一,一对多,多对一,多对多的交互通信。
UDP的首部开销小,相比TCP的20字节,只有8字节。
UDP首部的格式:
- 源端口(两个字节):源端口号。不需要的时候用全0
- 目的端口(两个字节):目的端口号。
- 长度(两个字节):UDP用户数据报的长度,其最小值为8(仅含首部)。
- 检验和(2字节):检测UDP用户数据包在传输中是否出错。有错就丢弃。
当运输层从IP层接收到UDP数据报的时候,就根据首部中的目的端口,把UDP数据报通过响应的端口,最终交付给相应的用用进程处理。如图
如果接收方UDP接收到的目的端口号不明确(即不存在相应的目的端口号),就丢弃这个UDP报文,并由网际控制协议(ICMP)发送端口不可达差错报文给发送方。
请注意,虽然在UDP之间的通信需要使用到端口号,但由于UDP通信是无连接的,因此并不需要使用socket(TCP之间就要必须使用socket建立连接)。
UDP用户数据报首部中校验和的计算方法有些特殊。在计算校验和的时候,要在UDP用户数据报之前加上12字节的伪首部(伪首部的第三个字段全是0,第四个字段是IP首部中的协议字段,以前讲过,对于UDP,就是17;第五个字段是UDP用户数据包的长度。因此检验和,既检查了UDP用户数据报的源端口号和目的端口号以及检查了UDP用户数据包的数据部分,又检查了IP数据报的源IP地址和目的IP地址)。所谓的伪长度是因为者追踪伪长度并不是UDP用户数据真正的首部。只是在校验和的时候,临时加到UDP数据报的前面,得到一个临时的UDP用户数据报,检验和就是根据这个UDP临时数据报来计算的,伪长度既不向下传送也不向上递交,而仅仅是为了计算校验和。,至于怎么校验呢?其实UDP计算校验和的方法和计算IP数据报的首部校验和的方法类似。但不同的是:IP数据报的检验和只校验IP数据报的首部,但是UDP检验和是把首部和数据部分一起校验。在发送方,首先把全0放到校验和字段中。再把伪首部UDP用户数据报看成是由许多16位的字符拼接起来的。若UDP用户数据报的数据部分不是偶数字节,则要填入一个全零字节(但此字节不发送),然后按照二进制反码计算出这些16位字的和,将此和的二进制反码写入校验和字段后,就发送这样的UDP用户数据报。在接收方,把收到的UDP用户数据报连同伪首部一起,按二进制反码求出16位字的和,当无差错时,其结果为1,否则就是出现差错,接收方就应该丢弃这个UDP报文,并把错误信息通过ICMP(网际控制协议)差错报告给上层。
这种简单的差错检测方法能力并不强,但它的好处是简单,处理起来比较快。
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