【Linux从青铜到王者】第十七篇:Linux网络基础第二篇之UDP协议

叁歲伎倆 2022-09-04 00:46 249阅读 0赞

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 系列文章目录 #

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### 文章目录 ###

*  系列文章目录
 *  前言
 *  一、传输层
 *   *   *  1.再谈端口号
         *  2.端口号范围划分
         *  3.认识知名端口号(Well-Know Port Number)
         *  4.进程和端口号两个问题
         *  5.netstat查看网络状态
 *  二、UDP协议
 *   *   *  1.UDP协议端格式
         *  2.UDP的特点
         *  3.面向数据报
         *  4.UDP的缓冲区
         *  5.UDP的应用
         *  6.UDP使用注意事项
         *  7.16位的UDP校验和的校验原理
 *  总结

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# 前言 #

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![在这里插入图片描述][1e25efc18dab4135897843f3b1c953a6.png_pic_left]

# 一、传输层 #

### 1.再谈端口号 ###

**传输层是负责端对端之间的传输，端指的是端口(port)；TCP协议和UDP协议都是传输层的协议。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**在TCP/IP协议中, 用 “源IP”, “源端口号”, “目的IP”, “目的端口号”, “协议号” 这样一个五元组来标识一个通信(可以通过netstat -n查看)。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 2.端口号范围划分 ###

*  **0 - 1023: 知名端口号, HTTP, FTP, SSH等这些广为使用的应用层协议, 他们的端口号都是固定的。**
 *  **1024 - 65535: 操作系统动态分配的端口号. 客户端程序的端口号, 就是由操作系统从这个范围分配的。**

### 3.认识知名端口号(Well-Know Port Number) ###

*  **有些服务器是非常常用的, 为了使用方便, 人们约定一些常用的服务器, 都是用以下这些固定的端口号。**
 *  **ssh服务器, 使用22端口。**
 *  **ftp服务器, 使用21端口。**
 *  **telnet服务器, 使用23端口。**
 *  **http服务器, 使用80端口。**
 *  **https服务器, 使用443。**

**执行下面的命令, 可以看到知名端口号,我们自己写一个程序使用端口号时, 要避开这些知名端口号。执行下面的命令, 可以看到知名端口号。cat /etc/services。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 4.进程和端口号两个问题 ###

*  **一个进程是否可以bind多个端口号?**

> 可以

*  **一个端口号是否可以被多个进程bind?**

> 不可以

### 5.netstat查看网络状态 ###

**我们可以使用 netstat \[选项\] 命令来查看网络状态。**

*  **常用选项如下：**
 *  **n 拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字。**
 *  **l 仅列出有在 Listen (监听) 的服務状态。**
 *  **p 显示建立相关链接的程序名。**
 *  **a (all)显示所有选项，默认不显示LISTEN相关。**
 *  **u (udp)仅显示udp相关选项。**
 *  **t (tcp)仅显示tcp相关选项。**

# 二、UDP协议 #

### 1.UDP协议端格式 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

*  **16位源端口：****数据从哪一个端口发出来的，也就是数据从哪一个进程发送出来的。**
 *  **16位目的端口：****数据想要到哪一个端口去，也就是数据想要去往哪一个进程。**
 *  **16位UDP长度：****表示整个数据报(UDP头部+UDP数据)的最大长度。**
 *  **16位的UDP校验和：****校验数据在传输过程中是否失真，数据在传输的过程中需要经过很多链路设备，如果在转发过程中有某个字节损坏，就相当于整个这个数据失真了，如果UDP接收方校验和出错，就会直接将数据丢弃掉，且不会通知发送方。**
 *  **如果校验和出错, 就会直接丢弃。**

**16位能够表示的数据最大位长度位2^16=65536—>指的是UDP数据的最大长度。**

### 2.UDP的特点 ###

*  **UDP传输的过程类似于寄信：**
 *  **无连接: 知道对端的IP和端口号就直接进行传输, 不需要建立连接。**
 *  **不可靠: 没有确认机制, 没有重传机制; 如果因为网络故障该段无法发到对方, UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息。**
 *  **面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。**

### 3.面向数据报 ###

**应用层交给UDP多长的报文, UDP原样发送, 既不会拆分, 也不会合并。**

*  **用UDP传输100个字节的数据:**
 *  **如果发送端调用一次sendto, 发送100个字节, 那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom, 接收100个字节; 而不能循环调用10次recvfrom, 每次接收10个字节。**

### 4.UDP的缓冲区 ###

**UDP的socket既能读, 也能写, 这个概念叫做 全双工。**  
![在这里插入图片描述][ddc69dc54f89423bacbcf6cf7285cd43.png]

>  *  **UDP没有真正意义上的 发送缓冲区. 调用sendto会直接交给内核, 由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输动作。**
>  *  **发送缓冲区：将应用层数据打上UDP报头后直接递交给网络层。**
>  *  **UDP具有接收缓冲区. 但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致; 如果缓冲区满了, 再到达的UDP数据就会被丢弃。**
>  *  **接收缓冲区：去掉UDP报头后将数据递交给应用层。**
>  *  **UDP协议并不保证数据的有序到达。**

### 5.UDP的应用 ###

>  *  NSF：网络文件系统
>  *  TFTP：简单文件传输协议
>  *  DHCP：动态主机配置协议
>  *  BOOTP：启动协议(用于无盘设备启动)
>  *  DNS：域名解析协议  
>        
>     **也包括自己写UDP程序时自定义的应用层协议。**

### 6.UDP使用注意事项 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
**【拓展】16位能够表示的数据最大位长度位2^16=65536—>指的是UDP数据的最大长度。**

**【问题三】想要使用UDP协议发送大于2^16的数据长度的数据应该如何发送？**

> **采用自定制协议：**当数据在应用层会被打上应用层的报头，在报头中会有数据的长度和两个标识，一个标识用来标识是否属于同一条数据，另一个标识用来标识当前数据在整个完整的数据的什么位置，相当于偏移量。  
> 如下图所示：  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTE4MDkw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

### 7.16位的UDP校验和的校验原理 ###

![在这里插入图片描述][473fe3df92124cc3a7f22f8ca417bf23.png]

> (1）**发送方进行填充，接收方进行校验。**  
>   对接收方：  
>     如果校验成功(对所有16个比特位相加和全为1)，会将数据交给应用层；  
>     如果校验失败，即使数据已经到达了接收方传输层的UDP协议，也会被丢弃，有可能在传输的过程中失真  
> (2）**发送填充**  
> Ⅰ. 将除了校验和的16位比特位，其余的按照16个比特位相加，在相加的过程中如果出现比特位超过16位的情况需要进行回卷  
>   回卷的策略：最高位+低16位 计算出来的新值  
> Ⅱ. 加完的结果进行反码运算  
> Ⅲ. 将反码运算的结果放到16位的校验和当中  
> ![在这里插入图片描述][7266328d19094efe81cf45f36364ba3a.png]

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# 总结 #

以上就是今天要讲的内容，本文详细介绍了传输层UDP协议使用，网络提供了大量的方法供我们使用，非常的便捷，我们务必掌握。希望大家多多支持！另外如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。加油啊！

![在这里插入图片描述][53d9732161ee4012b71f4bd0b100b4c9.png_pic_center]

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