计算机网络——传输层(Udp)

udp

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议 ）是一种无连接的传输层协议，它在IP协议（互联网协议）之上工作，为应用程序提供了一种发送和接收数据报的基本方式。以下是UDP原理的详细解释：

下面对他的报头进行解析。

报头

端口，表示它从那个进程来的，到那个进程去。
16 位UDP 长度, 表示整个数据报(UDP 首部+UDP 数据)的最大长度。
UDP校验值，如果他的校验值出错，他就会丢失这个数据包。

他的报头协议我们一看，发现比tcp的简单，它只有一个源端口，目的端口，udp长度，以及udp检验值。他就没有了。我们可以推导出他的特点。

端口号

在网络传输中，我们怎么知道主机中那些进程需要网络传输数据，所以我们就引用了一个端口号，来区别主机上的不同进程。
常见的端口号：

• ftp:21
• ssh:22
• telnet:23
• http:80
• https:443
  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。

端口号上限为什么是65535？

在TCP/UDP传输层协议中，端口号（Port Number）字段被明确规定为 16位无符号二进制整数。这使得端口号的数学最大值被严格限定。
当时主流CPU架构（如Intel 8086）采用16位寄存器，直接影响了协议设计

udp特点

• 无连接：只需要知道对端的一个端口号以及一个ip地址，就可以进行传输数据了，它都没建立连接，就发送数据了。
• 不可靠：由于不像tcp有一个确认应答机制，所以当数据丢失时，他不会进行重新发送，只会发送一次。
• 面向数据报：由于是无连接的，所以UDP直接复用IP层的数据包传递机制（IP Datagram），并且不能够灵活控制发送的次数与数量。

eg. 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;

udp缓冲区

• 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;
• 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;UDP 的socket 既能读, 也能写;

udp应用

由于其报头简单，所以他的传输速率相比tcp传输高，所以我们常常用来

需要低延迟优先于可靠性（实时游戏/音视频）。
简单查询-响应模型（如DNS、DHCP）
广播/多播需求

基于udp协议的应用层

• NFS:网络文件系统
• TFTP:简单文件传输协议
• DHCP:动态主机分配协议
• BOOTP：启动协议
• DNS：域名解析系统
• HTTP/3.0

udp实现可靠传输

引入序列号，保证数据有序
引入确认应答机制，确保对端收到数据
引入超时重传机制，报这个对端收到数据
流量控制机制，每次传输都是完整的数据