UDP用户数据报协议详解

"011 UDP用户数据报协议" UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的、不可靠的传输层协议，它在Internet协议族中扮演着重要的角色。UDP的主要特点是轻量级和高效，因为它不提供诸如流量控制、拥塞控制和序列号等复杂的服务，而是简单地将应用程序的数据传递给IP层，然后由IP层进行传输。 11.1 引言 UDP数据报的创建是直接基于应用程序的输出操作，每一个输出操作都会产生一个单独的UDP数据报，这些数据报随后被封装进IP数据报中。与TCP不同，TCP提供面向连接的服务，它会将应用程序的数据流重组并确保数据的有序、无错传输。UDP不保证数据的到达，这意味着发送的数据可能会丢失、重复或乱序，这对需要可靠传输的应用来说是不可接受的。 11.2 UDP首部 UDP首部包含四个字段： - 源端口号：标识发送数据的进程，16位长度。 - 目的端口号：标识接收数据的进程，同样为16位长度。 - UDP长度：包括首部和数据部分的总字节数，最小值为8字节（仅首部）。 - UDP校验和：用于检查数据在传输过程中是否出错，也是16位长度。 端口号的独立性意味着TCP和UDP可以使用相同的端口号来提供相似的服务，但这并不是强制性的。例如，HTTP和HTTPS可以分别使用TCP的80和443端口，而相应的UDP服务则可能使用不同的端口。 关于IP数据报的长度，UDP长度字段提供了冗余信息，因为IP数据报的总长度字段已经包含了UDP数据报的长度。然而，这允许接收端快速确定UDP数据报的边界，而无需解析整个IP数据报。 IP分片是当IP数据报的总长度超过了网络的MTU（最大传输单元）时发生的现象。这种情况下，源主机或沿途的路由器需要将数据报分成更小的部分，以便在网络中传输。每个分片都有自己的IP首部，其中包含原始数据报的标识符，以便在接收端重新组装。 11.5节中进一步探讨了IP分片机制，包括如何处理分片丢失或错误的情况。由于UDP的不可靠性，应用层需要自己处理数据完整性，例如通过使用应用级别的确认机制或者重传策略。 UDP适用于那些对实时性要求较高但可以容忍数据丢失的应用，比如在线游戏、流媒体服务或DNS查询。在第17章讨论TCP之后，我们将更深入地理解哪些类型的应用可以安全地使用UDP，以及如何通过设计来克服其不可靠性。