全面解析UDP协议(特点、报文格式、UDP和TCP的区别)

了解UDP（User Datagram Protocol）

UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

特点

• 无连接：UDP通信不需要建立连接，直接发送数据报。
• 不可靠：UDP通信不保证数据的可靠性和顺序性，数据报可能会丢失或乱序。
• 高效性：UDP通信没有TCP的连接建立和断开的开销，传输速度较快。

UDP报文格式分析

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|      源端口号      |     2字节
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|     目的端口号     |     2字节
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|       长度        |     2字节
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|      校验和       |     2字节
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|       数据        |     可变长度
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• 源端口号：指示发送方的应用程序使用的端口号。
• 目的端口号：指示接收方的应用程序使用的端口号。
• 长度：指示整个UDP报文的长度，包括头部和数据部分。
• 校验和：用于检测UDP报文在传输过程中是否发生错误。校验和由发送方计算并附加在报文中，接收方可以使用校验和来验证报文的完整性。
• 数据：实际传输的应用层数据。UDP协议本身并不对数据大小进行限制，它只是提供了一个封装和传输数据的机制。实际上，UDP报文可以携带的数据大小取决于底层网络的最大传输单元（MTU）以及应用程序的需求。 一般来说，IPv4网络的MTU通常为1500字节，而IPv6网络的MTU通常为1280字节。因此，如果数据部分超过了MTU的大小，UDP报文可能会被分片成多个IP包进行传输。这可能导致数据传输的效率降低和重组的开销增加。

应用场景

由于使用UDP协议消耗系统资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输。例如视频会议通常采用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。

UDP和TCP的区别

1. 可靠性：

   • TCP（传输控制协议）是一种可靠的协议，它提供了数据传输的可靠性保证。TCP使用序列号、确认应答和重传机制来确保数据的可靠传输，保证数据按照正确的顺序到达目的地。
   • UDP（用户数据报协议）是一种无连接的协议，它不提供可靠性保证。UDP发送数据时不进行确认应答、重传或者顺序控制，因此数据可能会丢失、重复或者乱序，但是UDP的传输速度较快。

2. 连接性：

   • TCP是面向连接的协议，它在通信双方建立连接后才能进行数据传输。TCP使用三次握手来建立连接，四次挥手来关闭连接。
   • UDP是无连接的协议，每个UDP数据报都是独立的，发送方和接收方之间没有建立持久的连接。

3. 传输效率：

   • TCP的可靠性保证和连接管理机制会增加一定的开销，使得TCP传输的效率相对较低。
   • UDP没有可靠性保证和连接管理的开销，因此传输效率较高。

4. 适用场景：

   • TCP适用于对数据可靠性要求较高的应用场景，如文件传输、网页浏览、电子邮件等。
   • UDP适用于对实时性要求较高的应用场景，如音频、视频流传输、实时游戏等。

Java中的UDP通信

• UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象，因此对于基于UDP协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器的概念。
• Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket（嵌套字）