计算机网络 — UDP协议（看这一篇就可以

UDP协议

UDP是传输层的重要协议之一，另一重要协议为TCP协议。两者对比：TCP协议复杂，但传输可靠。UDP协议简单，但传输不可靠。

UDP协议全称为：User Datagram Protocol（用户数据报协议）。

它是一个简单的面向数据报的传输层协议。提供的是无连接的、不可靠的数据流传输。它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。因此报文可能会丢失、重复以及乱序等。但由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。

UDP是传输层协议，这意味着UDP的数据包需要经过IP协议的封装，然后通过IP协议传输到目的电脑。随后UDP包在目的电脑拆封，并将信息送到相应端口的缓存中。

UDP的特点

UDP传输的过程类似于寄信。

无连接

无连接指的是：UDP传输知道对应的IP和端口号就可以直接进行传输，不需要建立连接。

理解“无连接”特性：

因为使用UDP协议的发送方和接受方之间不需要存在长期的联系。它们没有建立连接这个过程，整个消息传输过程简单来说就是“发送即结束”。在UDP协议传输的过程中，可以向某一个服务器端口发起接收数据申请，然后在下一次再向另外一个端口发起申请。

这样一来，一个UDP服务器接口可以在一段时间内接受多个客户端发送的请求，同样的一个UDP服务器可以从若干个不同的客户接收数据报。

不可靠

不可靠指的是UDP协议没有任何安全机制，发送端发送数据报后，如果出现丢包等现象，UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息。

只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。因此报文可能会丢失、重复以及乱序等。

面向数据报

应用层交给UDP多长的报文，UDP会将其原样发送，既不会拆分，也不会将其合并。

如果，发送端一次性发送1000个字节，那么接收端也必须一次性接收1000个字节，不能将其拆为100份，每份10字节，每次接收一份。

缓冲区

UDP只有接收缓冲区，没有发送缓冲区。

UDP没有真正意义上的发送缓冲区。发送的数据会直接交给内核，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数据报的顺序和发送UDP报的顺序一致；如果缓冲区满了，再达到的UDP数据就会被丢弃。

大小受限

UDP协议首部中有一个16位的最大长度，也就是说一个UDP能传输的数据的最大长度是64K(包含了UDP的首部)。

这是UDP在使用中的一个致命缺陷，也就是说UDP无法直接表示一个比较大的数据报。

解决方法：

可以在应用层，针对大的数据报进行分包（拆分成多个部分），然后再通过多个UDP数据报分别发送（但是这样子无法保证顺序）接收方再将收到的几个包拼接成完整的数据。

上述这种方式是下策。

上策是：将其改成TCP协议，TCP协议没有这样的长度限制。

基于UDP的应用层协议

• NFS: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

• DNS:域名解析协议

......

UDP协议报文格式

实际格式：

源端口号和目的端口号

用来标记发送和接受的应用进程。因为UDP不需要应答，所以源端口是可选的，如果源端口不用，那么置为零。

当运输层从IP层收到UDP数据报时，就是根据首部中的目的端口，把UDP数据报通过相应的端口，上交最后的终点--应用程序。

UDP长度

16位UDP长度，表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的最大长度

UDP校验和

校验和用来验证网络传输的这个数据是否是正确的，本质上是光信号和电信号（会被外界因素干扰，导致信号出错）。

校验和正确，不能保证数据100%是对的，但校验和不正确，数据100%是不对的。

UDP网络编程模型