计算机网络协议包头赏析-UDP

之前我们已经针对以太网、IP、TCP协议，进行了包头赏析。本次，我们继续UDP协议包头赏析。

提到TCP，想必大家会有所了解，它早已是家喻户晓的一个网络协议了，而UDP远没有他的大哥那么的有名，所以，我们有必要先介绍下这个幕后的英雄。

【UDP是什么】

UDP，是User Datagram Protocol的缩写，中文翻译过来就是用户数据报协议，它和TCP是一对兄弟，同样位于OSI七层协议体系中的第四层“传输层”，向互联网提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

正如刚才介绍的那样，UDP提供的是一种不可靠信息传输，此时，你是否会心生疑惑：“科技都发展的这么厉害了，怎么还有这么不要强的协议呢？竟然自己承认自己的服务不可靠？”

【UDP存在的合理性】

并非UDP自己不要强，而是UDP的确有他存在的合理性和必然性。

众所周知，网络数据包在从上层到下层组建时，会由于上层包很大而需要拆分成较小的组再进行传输，这样的话，势必引出“哪些组先到目的地，哪些组后到目的地”的问题。TCP协议好似一个做事严谨的理科生，它对工作非常仔细，要求所有被分了组的数据，要按照原有的顺序，从前到后的发送到目的端。而UDP协议则好似一个文科生，它更讲究的是抒情和随性，只要分了组的数据被传送出去了，它就不会太在意、太上心了。

虽然，大多数人会认为TCP是一个靠谱的学生，但是，这种靠谱，是需要付出效率与性能的代价的。在一些不需要非常严谨的场景下，UDP反倒是一个更好的选择，比如语音传输、视频传输时，人们可能对正确性的关注度并非那么敏感，但是流畅度确是影响用户体验的关键指标。

【UDP的重要用户】

他们是DNS查询、视频传输、QQ、TFTP等等。

【UDP协议报头格式】

惯例，先看图，后解释：

图已经很清晰，UDP报头要比TCP的简单许多，只有区区8个字节，即源端口、目的端口、用户数据报长度、校验和。就凭这一点，就比TCP那复杂的20字节报头，要轻便了许多。

此处唯一需要解释一下的，就是“用户数据报长度”，它占了16位bit，能表示的最大长度是2^16，单位是字节。这里所指的长度，是包含UDP报头在内的总长度，而非数据部分的长度。

【UDP数据报长度一般设置为多少比较合适】

看到一位朋友对此问题解释的很是清晰，在此直接转帖过来，也对rain_fish表示感谢。(原帖地址在这里)：

在进行UDP编程的时候,我们最容易想到的问题就是,一次发送多少bytes好?
当然,这个没有唯一答案，相对于不同的系统,不同的要求,其得到的答案是不一样的,我这里仅对
像ICQ一类的发送聊天消息的情况作分析，对于其他情况，你或许也能得到一点帮助:
首先,我们知道,TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统,包括链路层,网络层,运输层,应用层.
UDP属于运输层,下面我们由下至上一步一步来看:
以太网(Ethernet)数据帧的长度必须在46-1500字节之间,这是由以太网的物理特性决定的.
这个1500字节被称为链路层的MTU(最大传输单元).
但这并不是指链路层的长度被限制在1500字节,其实这这个MTU指的是链路层的数据区.
并不包括链路层的首部和尾部的18个字节.
所以,事实上,这个1500字节就是网络层IP数据报的长度限制.
因为IP数据报的首部为20字节,所以IP数据报的数据区长度最大为1480字节.
而这个1480字节就是用来放TCP传来的TCP报文段或UDP传来的UDP数据报的.
又因为UDP数据报的首部8字节,所以UDP数据报的数据区最大长度为1472字节.
这个1472字节就是我们可以使用的字节数。    

当我们发送的UDP数据大于1472的时候会怎样呢？
这也就是说IP数据报大于1500字节,大于MTU.这个时候发送方IP层就需要分片(fragmentation).
把数据报分成若干片,使每一片都小于MTU.而接收方IP层则需要进行数据报的重组.
这样就会多做许多事情,而更严重的是,由于UDP的特性,当某一片数据传送中丢失时,接收方便
无法重组数据报.将导致丢弃整个UDP数据报。    

因此,在普通的局域网环境下，我建议将UDP的数据控制在1472字节以下为好.    

进行Internet编程时则不同,因为Internet上的路由器可能会将MTU设为不同的值.
如果我们假定MTU为1500来发送数据的,而途经的某个网络的MTU值小于1500字节,那么系统将会使用一系列的机
制来调整MTU值,使数据报能够顺利到达目的地,这样就会做许多不必要的操作.    

鉴于Internet上的标准MTU值为576字节,所以我建议在进行Internet的UDP编程时.
最好将UDP的数据长度控件在548字节(576-8-20)以内.