UDP通信協(xié)議簡介

1、一、UDP 概述1、UDP 是一種基本的通信協(xié)議，只在發(fā)送的報文中增加了端口尋址和可選的差錯檢測功能。2、UDP 不是一種握手信息協(xié)議，不能確認接收到的數(shù)據(jù)或交換其他流量控制信息。3、UDP 是一種非連接協(xié)議，計算機在使用 UDP 發(fā)送報文之前，不要求遠程已聯(lián)網(wǎng)或指定的目的端口可用于通信。正因為如此，將 UDP 稱為不可靠協(xié)議，即如果只使用UDP,則發(fā)送方不知道目的主機何時是否接收到報文。4、定義 UDP 的文檔是 RFC0768:UserDatagramProtacal。在標準 STD0006 中也獲得通過。5、使用 UDP 發(fā)送報文的計算機將報文置于 UDP 數(shù)據(jù)報中。UDP 數(shù)據(jù)報由報頭

2、及其后面包含報文的報文組成。6、發(fā)送計算機將 UDP 數(shù)據(jù)報置于 IP 數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)字段中。在以太網(wǎng)中，IP 數(shù)據(jù)報存放在以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)字段中。接收到以太網(wǎng)幀后，目的計算機網(wǎng)絡(luò)棧將 UDP 數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分傳遞給數(shù)據(jù)報報頭指定的端口或進程。7、 UDP 的大多數(shù)功能不如 TCP,所以 UDP 的實現(xiàn)要簡單些， 更適合于特定的應(yīng)用場合。 如果需要， 則可在使用 UDP進行通信時自定義握手協(xié)議。例如：接收接口在接收到報文之后，將返回包含確認代碼或其他請求信息的響應(yīng)。如果發(fā)送方在合理的時間內(nèi)沒有接收到響應(yīng)信息，就會重新發(fā)送報文。但是，如果應(yīng)用程序需要的不僅僅是最基本的握手或流量控制，則應(yīng)該考慮使用

3、TCP 而不是 UDP 進行重構(gòu)。8、UDP 有一個 TCP 沒有的功能，就是可將報文發(fā)送到多個目的主機，包括向局域網(wǎng)內(nèi)所有的 IP 地址以廣播方式發(fā)送，或者向指定的 IP 地址以組播方式發(fā)送。對于 TCP 而言，廣播和組播都不現(xiàn)實，因為源主機必須與所有目的主機握手。二、UDP 報頭UDP 報頭由 4 個字段組成，后面緊接著是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。1、源端口號：源端口號標識發(fā)送報文的計算機端口或進程。長度 2 字節(jié)，可選，如果接收進程不需要知道發(fā)送數(shù)據(jù)報的進程，則該字段可置為 0。2、目的端口號：目的端口號標識接收報文的目的主機端口或進程。2 字節(jié)。3、數(shù)據(jù)報長度：指整個數(shù)據(jù)報的長度，以字節(jié)為單位，包

4、括報頭，最大值為 65535o 該字段為 2 字節(jié)。4、UDP 檢驗和：是根據(jù) UDP 數(shù)據(jù)報和偽報頭計算得到的差錯檢測值，可選，該字段偽為 2 個字節(jié)。偽報頭包含源和目的 IP 地址，以及來自 IP 數(shù)據(jù)報報頭的協(xié)議值。IP 數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中傳送時包含 UDP 數(shù)據(jù)報。偽報頭并不會在網(wǎng)絡(luò)中傳送，校驗和中所包含的偽報頭內(nèi)容可以避免目的端錯誤地接收錯誤路由的數(shù)據(jù)報。校驗和值的計算方法和 IP 報頭檢驗和的計算方法類似。僅在局域網(wǎng)內(nèi)部傳輸報文不需要 UDP 校驗和，因為以太網(wǎng)幀的校驗和已經(jīng)提供了差錯控制。而對于那些需要通過不同的、也許未知網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱笪亩裕ｒ灪涂梢宰屇康闹鳈C能檢測到錯誤數(shù)據(jù)。三、

5、UDP 數(shù)據(jù)1、一個 UDP 數(shù)據(jù)報最大可達到 65535 個字節(jié)，且報頭為 8 字節(jié)，因此一個數(shù)據(jù)報最多可以攜帶 65527個字節(jié)的數(shù)據(jù)。2、實際上，源計算機常將數(shù)據(jù)報限制在較短的長度內(nèi)。使用較短的數(shù)據(jù)報的一個原因是，過大的數(shù)據(jù)報可能不適合目的主機的接收緩沖器大?。换蛘咭驗榻邮諗?shù)據(jù)的應(yīng)用程序可能需要特定長度的報文。3、較短數(shù)據(jù)報也許更高效。當大的數(shù)據(jù)報經(jīng)過不同能力的網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可能會將數(shù)據(jù)報拆分為報片，要求目的主機將這些報片重組。所有數(shù)據(jù)都會到達目的主機，但一般來說，在源主機處拆分數(shù)據(jù)，然后在目的主機處重組，會比依賴 IP 進行這項工作更高效。4、IP 標準要求主機能接收最大長度為 57

6、6 字節(jié)的數(shù)據(jù)報。沒有可選項的 IP 報頭長度為 20 字節(jié)，UDP報頭為 8 字節(jié)，因此一個最大長度為 548 字節(jié)且沒有 IP 選項的 UDP 數(shù)據(jù)報不經(jīng)過拆分便可到達目的主機。UDPB議簡介域源端口是可選域，當其有意義時，它指的是發(fā)送進程的端口，這也就假定了在沒有其它信息的情況下，返回信息應(yīng)該向什么地方發(fā)送。如果不使用它，則在此域中填0。目的端口在有特定的目的網(wǎng)絡(luò)地址時有意義。長度指的是此用戶數(shù)據(jù)報長度的八進制表示。（這表明最小的數(shù)據(jù)報長度是8。）校驗碼有16位,是對IP頭，UDP頭和數(shù)據(jù)中信息包頭的數(shù)位取反之和再取反得到的。包頭從概念上說是在UDP頭信息之前的，它包括有源地址，目的地地

7、址，所使用的協(xié)議和UDP長度。這些信息使信息不能被錯誤地接收。這個校驗過程781516232431源地址目的地址0|協(xié)議|UDP長度-斗-TCP 中使用的過程一致。如果計算出的校驗碼為零，它將被全零發(fā)送。全零的校驗值意味著發(fā)送者未產(chǎn)生校驗碼。用戶接口用戶接口應(yīng)該允許創(chuàng)建新的接收端口，在接收端口的接收操作有：應(yīng)該返回一個八進制數(shù)說明源端口和源地址，允許數(shù)據(jù)報傳送，指定數(shù)據(jù)，源和目標端口和目的地地址。IP 層接口UDP 模塊必須能夠決定源和目標的網(wǎng)絡(luò)地址，而且必須能夠從包頭中得知所使用的協(xié)議。一個可能的接口方式是返回整個數(shù)據(jù)報，包括接收操作返回的包頭。這樣的接口還應(yīng)該允許 UDP 向 IP 傳送完

8、整的帶包頭的數(shù)據(jù)報用于傳送。由 IP 來確定一致性并計算校驗碼。協(xié)議應(yīng)用此協(xié)議的最主要的用途是網(wǎng)際名稱服務(wù)器和小文件傳輸協(xié)議。協(xié)議號在 IP 中使用它時，它的協(xié)議號是 17（八進制中是 21）。UDP 協(xié)議的標題結(jié)構(gòu)UDP 信息包由UDP標題和數(shù)據(jù)組成。UDP的標題結(jié)構(gòu)如圖15-21所示，它由5個域組成：源端端口(SourcePort)、目的地端口(DestinationPort)、用戶數(shù)據(jù)包的長度(Length)和檢查和(Checksum)。其中，前4個域組成UDP標題(UDPheader),每個域由4個字節(jié)組成；檢查和域占據(jù)2個字節(jié)，它用來檢測傳輸過程中是否出現(xiàn)了錯誤；用戶數(shù)據(jù)包的長度包括

9、所有5個域的字節(jié)數(shù)。源端端口(SourcePort)用畫搭包的長底(Length)目的地端口(DestinationPort)檢查和(Checksum)數(shù)據(jù)(Date)UDP 信息包的標題結(jié)構(gòu)檢查和的詳細計算可在 RFC1071 中找到，現(xiàn)舉一例說明使用檢查和檢測錯誤的道理。例如，假設(shè)從源端 A 要發(fā)送下列 3 個 16 位的二進制數(shù)：word1,word2 和 word3到終端 B,檢查和計算如下：word10110011001100110word20101010101010101word30000111100001111sum=word1+word2+word311001010110010

10、10檢查和(sum 的反碼)0011010100110101從發(fā)送端發(fā)出的 4個(word1,2,3以及檢查和)16位二進制數(shù)之和為 1111111111111111,如果接收端收到的這 4 個 16 位二進制數(shù)之和也是全“1”，就認為傳輸過程中沒有出差錯。許多鏈路層協(xié)議都提供錯誤檢查，包括流行的以太網(wǎng)協(xié)議，讀者也許想知道為什么 UDP 也要提供檢查和。 其原因是鏈路層以下的協(xié)議在源端和終端之間的某些通道可能不提供錯誤檢測。雖然 UDP 提供有錯誤檢測，但檢測到錯誤時，UDP不做錯誤校正，只是簡單地把損壞的消息段扔掉，或者給應(yīng)用程序提供警告信息。讀者也可能會問，收發(fā)兩端的兩個進程是否有可能通過

11、 UDP 提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸？答案是可以的。但必需要把確認和重傳措施加到應(yīng)用程序中，應(yīng)用程序不能指望 UDP 來提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。UDP 協(xié)議的幾個特性(1) UDP 是一個無連接協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，當它想傳送時就簡單地去抓取來自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。在發(fā)送07逐15162331端，UDP 傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計算機的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP 把每個消息段放在隊列中，應(yīng)用程序每次從隊列中讀一個消息段。(2) 由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接，因此也就不需要維護連接狀態(tài)，包括收發(fā)狀態(tài)等，因此一臺服務(wù)機可同時向多個客戶機傳輸

12、相同的消息。(3) UDP 信息包的標題很短，只有 8 個字節(jié)，相對于 TCP 的 20 個字節(jié)信息包的額外開銷很小。(4) 吞吐量不受擁擠控制算法的調(diào)節(jié)，只受應(yīng)用軟件生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、源端和終端主機性能的限制。雖然 UDP 是一個不可靠的協(xié)議，但它是分發(fā)信息的一個理想?yún)f(xié)議。例如，在屏幕上報告股票市場、在屏幕上顯示航空信息等等。UDP 也用在路由信息協(xié)議RIP(RoutingInformationProtocol)中修改路由表。在這些應(yīng)用場合下，如果有一個消息丟失，在幾秒之后另一個新的消息就會替換它。UDP 廣泛用在多媒體應(yīng)用中，例如，ProgressiveNetworks 公司開發(fā)的

13、 RealAudio 軟件，它是在因特網(wǎng)上把預(yù)先錄制的或者現(xiàn)場音樂實時傳送給客戶機的一種軟件，該軟件使用的RealAudioaudio-on-demandprotocol 協(xié)議就是運行在 UDP 之上的協(xié)議， 大多數(shù)因特網(wǎng)電話軟件產(chǎn)品也都運行在 UDP 之上。pageUDP 協(xié)議簡介 UDP 協(xié)議是英文 UserDatagramProtocol 的縮寫，即用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，主要用來支持那些需要在計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。包括網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)在內(nèi)的眾多的客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要使用 UDPW、議 oUDP議從問世至今已經(jīng)被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經(jīng)被一些類似協(xié)議所掩蓋，但是即使

14、是在今天，UDP 仍然不失為一項非常實用和可行的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議。與我們所熟知的 TCP(傳輸控制協(xié)議)協(xié)議一樣，UDP議直接位于 IP(網(wǎng)際協(xié)議)協(xié)議的頂層。根據(jù) OSI(開放系統(tǒng)互連)參考模型，UD 所口 TCP 都屬于傳輸層協(xié)議。UDP 協(xié)議的主要作用是將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量壓縮成數(shù)據(jù)報的形式。一個典型的數(shù)據(jù)報就是一個二進制數(shù)據(jù)的傳輸單位。每一個數(shù)據(jù)報的前 8 個字節(jié)用來包含報頭信息，剩余字節(jié)則用來包含具體的傳輸數(shù)據(jù)。0UDP 報頭UDP 報頭由 4 個域組成，其中每個域各占用 2 個字節(jié)，具體如下：源端口號目標端口號數(shù)據(jù)報長度校驗值UDP 協(xié)議使用端口號為不同的應(yīng)用保留其各自的數(shù)據(jù)傳輸通道。UD

15、 濟口 TCP協(xié)議正是采用這一機制實現(xiàn)對同一時刻內(nèi)多項應(yīng)用同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的支持。數(shù)據(jù)發(fā)送一方（可以是客戶端或服務(wù)器端）將 UDP 數(shù)據(jù)報通過源端口發(fā)送出去，而數(shù)據(jù)接收一方則通過目標端口接收數(shù)據(jù)。有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只能使用預(yù)先為其預(yù)留或注冊的靜態(tài)端口；而另外一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用則可以使用未被注冊的動態(tài)端口。因為UDP 報頭使用兩個字節(jié)存放端口號，所以端口號的有效范圍是從 0 到 65535o 一般來說，大于 49151 的端口號都代表動態(tài)端口。數(shù)據(jù)報的長度是指包括報頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總的字節(jié)數(shù)。因為報頭的長度是固定的，所以該域主要被用來計算可變長度的數(shù)據(jù)部分（又稱為數(shù)據(jù)負載）。數(shù)據(jù)報的最大長度根據(jù)操作環(huán)境

16、的不同而各異。從理論上說，包含報頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)報的最大長度為 65535 字節(jié)。不過，一些實際應(yīng)用往往會限制數(shù)據(jù)報的大小，有時會降低到 8192 字節(jié)。UDP 協(xié)議使用報頭中的校驗值來保證數(shù)據(jù)的安全。校驗值首先在數(shù)據(jù)發(fā)送方通過特殊的算法計算得出，在傳遞到接收方之后，還需要再重新計算。如果某個數(shù)據(jù)報在傳輸過程中被第三方篡改或者由于線路噪音等原因受到損壞，發(fā)送和接收方的校驗計算值將不會相符，由此 UDP 協(xié)議可以檢測是否出錯。這與 TCP 協(xié)議是不同的，后者要求必須具有校驗值。UDPvs.TCPUDP 和 TCP 協(xié)議的主要區(qū)別是兩者在如何實現(xiàn)信息的可靠傳遞方面不同。TCP協(xié)議中包含了專門的傳遞保證

17、機制，當數(shù)據(jù)接收方收到發(fā)送方傳來的信息時，會自動向發(fā)送方發(fā)出確認消息；發(fā)送方只有在接收到該確認消息之后才繼續(xù)傳送其它信息，否則將一直等待直到收到確認信息為止。與 TCP 不同，UDP 協(xié)議并不提供數(shù)據(jù)傳送的保證機制。如果在從發(fā)送方到接收方的傳遞過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)報的丟失，協(xié)議本身并不能做出任何檢測或提示。因此，通常人們把 UDP 協(xié)議稱為不可靠的傳輸協(xié)議。相對于 TCP 協(xié)議，UDPW、議的另外一個不同之處在于如何接收突法性的多個數(shù)據(jù)報。不同于 TCP,UDP 并不能確保數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收順序。 例如， 一個位于客戶端的應(yīng)用程序向服務(wù)器發(fā)出了以下 4 個數(shù)據(jù)報D1D22D333D4444但是 UDP 有可能按照以下順序?qū)⑺邮盏臄?shù)據(jù)提交到服務(wù)端的應(yīng)用：D333D1D4444D22事實上，UDP議的這種亂序性基本上很少出現(xiàn)，通常只會在網(wǎng)絡(luò)非常擁擠的情況下才有可能發(fā)生。UDP 協(xié)議的應(yīng)用也許有的讀者會問，既然 UDP 是一種不可靠的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，那么還有什么使用價值或必要呢？其實不然，在有些情況下 UDP 協(xié)議可能會變得非常有用。因為UDP 具有 TCP 所望塵莫及的速度優(yōu)勢。雖然 TCP 協(xié)議中植入了各種安全保障功能，但是在實際執(zhí)行的過程中會占用大量的系統(tǒng)開銷，無疑使速度受到嚴重的影響。反觀 UDP 由于排除了信息可靠