用户数据报协议UDP

Bertha 。 2022-05-24 23:58 210阅读 0赞

#### 一、UDP协议概述 ####

![这里写图片描述][70]  
用户数据报协议（User Datagram Protocol，缩写为 UDP），又称用户数据报文协议，是一个简单的面向数据报的运输协议。

在 TCP/IP 模型中，UDP 为网络层以上和应用层以下提供了一个简单的接口。UDP 只提供数据的不可靠传递，它一旦把应用程序发给网络层的数据发送出去，就不保留数据备份（所以 UDP 有时候也被认为是不可靠的数据报协议）。UDP 在 IP 数据报的头部仅仅加入了复用和数据校验（字段）。

由于缺乏可靠性且属于非连接导向协议，UDP 应用一般允许一定量的丢包、出错和复制粘贴。但有些应用，比如TFTP，如果需要则必须在应用层增加根本的可靠机制。但是绝大多数 UDP 应用都不需要可靠机制，甚至可能因为引入可靠机制而降低性能。如果某个应用需要很高的可靠性，那么可以用传输控制协议（TCP 协议）来代替 UDP。

域名系统（DNS）、简单网络管理协议（SNMP）、动态主机配置协议（DHCP）、路由信息协议（RIP）和某些影音流服务等应用采用的就是 UDP 协议。

#### 二、UDP协议的特点 ####

1、UDP 是无连接的。即发送数据之前不需要建立连接（发送数据结束时也没有连接需要释放），因此减少了开销和发送数据之前的时延。

2、UDP 使用尽最大努力交付。因此不保证可靠交付，主机不需要维持复杂的连接状态表。

3、UDP 是面向报文的。发送方的 UDP 对应用程序交付下来的报文，在添加首部后就向下交付给 IP 层。应用层交给 UDP 多长的报文，UDP 就照样发送多长的报文。接受方的 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 数据报，再去除首部后就原封不动的交付给上层的应用进程。因此，UDP 一次交付一个完整的报文。  
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4、UDP 没有拥塞控制。因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。很多实时应用（IP 电话。实时视频等）要求源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，但却不允许有太大的时延。UDP 的特点正好满足这些要求。

5、UDP 支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信。

6、UDP 的头部信息开销很小，只有 8 个字节，比 TCP 的 20 个字节要小很多。

#### 三、UDP首部格式 ####

用户数据报有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段只有 8 个字节，并由 4 个字段组成，每个字段的长度都是 2 个字节。

（1）源端口。即源端口号，在对方回应时使用，不需要时可用 0 表示。

（2）目的端口。即目的端口号，在终点交付报文时使用。

（3）长度。UDP 数据报的长度，最小值为 8 （只有首部）。

（4）检验和。检测 UDP 用户数据报在传输过程中是否有错。有错就丢弃。  
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会发现在 UDP 首部之前有一个伪首部，这个伪首部用于计算检验和，在下面会提到。

#### 四、UDP端口分用 ####

当运输层从 IP 层接收到 UDP 用户数据报时，就根据首部中的目的端口，把 UDP 数据报通过相应的端口，向上交付给最后的终点（应用进程）。下面是 UDP 基于端口分用的示意图。  
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如果接收方 UDP 发现收到的报文中的目的端口号不正确（不存在该端口对应的应用进程），就会丢弃该报文，并由网际控制报文协议 ICMP 发送“端口不可达”差错报文给发送方。

#### 五、UDP检验和 ####

在 UDP 的首部信息中有 2 个字节的检验和，检验和用于检测 UDP 数据报在传输过程中是否发生错误。

当 UDP 运行在 IPv4 之上时，为了能够计算校验和，需要在 UDP 数据包前添加一个“伪头部”。伪头部包括了 IPv4 头部中的一些信息，但它并不是发送 IP 数据包时使用的 IP 数据包的头部，而只是一个用来计算校验和而已。因此伪头部既不向下传送也不向上提交。可以在上面的图中查看伪首部各个字段的内容。

在发送方，首先把全 0 放入检验和字段，再把 UDP 首部及 UDP 用户数据报看成是由多个16 位连接起来的字串。若 UDP 用户数据报的数据部分不是偶数个字节，则填充一个全 0 的字节（此字节不发送）。然后按二进制反码计算 16 位字的和，将此和的二进制反码写入检验和字段后，发送 UDP 用户数据报。

在接收方，计算所收到的数据报的检验和，将其与检验和字段相比较，如果相同则检验没有出错（但是不保证没有错误），若检验和不相同则说明检验出错，接受方就丢弃这个数据报。

#### 六、总结 ####

*  UDP 是运输层协议，用于提供不可靠的数据传递。
 *  UDP 的主要特点：无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一……的交互通信、首部开销小。
 *  UDP 的首部由源端口、目的端口、长度和检验和组成，每个字段占两个字节。
 *  检验和用于检测 UDP 数据报在传输过程中是否发生错误。
 *  基于 UDP 协议的应用主要有：域名系统（DNS）、简单网络管理协议（SNMP）、动态主机配置协议（DHCP）、路由信息协议（RIP）和某些影音流服务等。

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