UDP协议

悠悠 2024-02-23 02:45 27阅读 0赞

## UDP协议 ##

#### 文章目录 ####

*  UDP协议
 *  一、UDP协议
 *  二、UDP的首部格式
 *   *  1.首部字段
 *  三、UDP协议的特点
 *   *  1.无连接
     *  2.不可靠传输
     *  3.面向数据流
     *  4.全双工通信
     *  5.其他特点
 *  总结

## 一、UDP协议 ##

UDP ，即User Datagram Protocal 是一种无连接的传输层协议

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## 二、UDP的首部格式 ##

> 用户数据报UDP有两个字段:数据字段和首部字段

### 1.首部字段 ###

> 首部字段只有8个字节，由4个字段组成，每个字段的长度都是2个字节

**(1)源端口**:源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可全0

**(2)目的端口**:目的端口号，在终点交付报文时必须使用

**(3)长度**: UDP用户数据报的长度，其最小值是8字节(即仅有首部，没有数据部分)，单位为字节

> 在这里需要注意的是:UDP报文长度是用2个字节表示的，2个字节可以表示范围0~65535,换算即为64KB，所以一个UDP数据报最大只可以传输64KB的数据，所以会出现以下问题:  
> 1.64KB是大还是小  
> 答:是小，现在目前用手机拍摄一张照片需要几MB，对比可知  
> 2.如果应用层数据报传输超过64KB，该如何处理?  
> **方案一**:在应用层通过代码的方式针对应用层数据报进行手动分包，拆成多个包通过多个UDP数据报进行传输，以货拉拉搬家为例，当你搬家的东西太多了，一辆货拉拉装不完，可以多叫几辆进行装车。  
> **方案二**:不使用UDP，使用TCP(TCP没有这样的限制)，以货拉拉搬家为例，当你搬家的东西太多了，一辆货拉拉装不完，可以叫一辆比当前车的容量更大的车。  
> 如果使用方案一，你需要重新设计一个协议，既耗时又耗力，而且你还需要让其他人认同你的协议，也需要让所有电脑都装上你的协议，这显然是不合理的，但是也不一定需要使用方案二，应用层还有其他协议，具体问题具体分析

**(4)检验和**:校验和是为了提供可靠的UDP首部和数据设计的，当检测UDP用户数据报在传输是否有错，有错就丢弃，当要计算校验和的时候，**会在UDP用户数据报之前增加12个字节的伪首部，这种伪首部并不是UDP用户数据报的真正数据，只在计算校验和中时出现，临时添加，从而得到一个临时的UDP用户数据报，检验和就是通过这个临时的UDP进行计算校验**，但是UDP也有可能不使用校验和，这时校验和字段里均填0，在这种情况下，由于不进行校验和计算，协议处理的开销就会降低，从而提高数据转发的速度，但是当UDP首部的端口号或者是IP首部的IP地址遇到破坏时，就可能造成不好的影响，所以不太推荐

![在这里插入图片描述][da9c467e7a884bb3acf0a7b70b63841c.png]

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## 三、UDP协议的特点 ##

无连接，不可靠传输，面向数据流，全双工

### 1.无连接 ###

UDP是无连接的，即发送数据之前无需建立连接(发送数据结束时也没有连接可以释放)，因此减少了开销和发送数据之前的延时

### 2.不可靠传输 ###

UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，即使传输过程中出现丢包情况，UDP也不负责重发

### 3.面向数据流 ###

发送方的UDP对于应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层，对于应用层交付下来的报文既不合并，也不拆分，而是**保留这些报文的边界**，简单而言，应用层发送多长，UDP就发送多长，有点类似于用户说什么就听什么的机制，很墙头草，这也就意味着应用程序必须选择合适的的长度，如果太长，下面的IP层需要增加开销进行分片，如果太短，会使IP数据报的首部的相对长度太大，从而降低效率

![在这里插入图片描述][89e53b5be77f478d90e60adcb06fdbe1.png]

### 4.全双工通信 ###

1.首先我们先区别两个概念,“全双工”和"半双工“

2.全双工:一个通信通道，可以双向传输(既可以发送，也可以接收)

类似一条八车道的公路，既可以过去，也可以回来  
![在这里插入图片描述][b57ffcf7ac2a410e97047be568980c44.png]

3.半双工:一个通信通道，只能单向传输

类似一根水管，是单向传输的，一次只能传输一遍边  
![在这里插入图片描述][296cd8f736ee4d889a16b8cfabae3010.png]

4.说完这两个概念，我们再来理解UDP中的全双工:

**UDP提供全双工通信，支持双向传输，UDP允许通信双方在任何时候都能发送数据。UDP连接的两端都设有发送缓存和接收缓存，用来临时存放双向通信的数据。**

### 5.其他特点 ###

**1.UDP没有拥塞控制**，因此当网络出现拥塞不会使主机的发送速率降低，这对某些实时应用是很重要的，很多的实时应用(如实时视频会议等)要求主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太大的延时， UDP正好满足这种要求  
**2.UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信**  
**3.UDP的首部开销小**，只有8个字节，比TCP的20个字节的首部要短

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## 总结 ##

UDP协议是无连接的传输层协议，它不保证数据传输的可靠性和顺序性。与TCP协议相比，UDP协议具有以下特点：

1.速度快：因为UDP协议不需要建立连接、确认数据包和重传丢失的数据包等操作，所以它的传输速度更快。

2.简单：UDP协议没有复杂的控制流程和错误处理机制，因此它比TCP协议更加简单易用。

3.应用场景广泛：由于UDP协议的速度快和简单，因此它适用于一些对实时性要求高但不需要可靠传输的应用，例如音视频流媒体、游戏等。

4.可靠性低：由于UDP协议不提供可靠性保证，因此它可能会出现数据丢失、乱序等问题，需要应用程序自行处理这些问题。

总之，UDP协议适用于一些对实时性要求高但不需要可靠传输的应用。

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