传输层 --- UDP

一、简述与回顾

传输层：负责数据能够从发送端传输接收端

在TCP/IP协议中，我们用"源IP"，"源端口号"，"目的IP"，"目的端口号"，和"协议号"来表示一个通信。

• ip地址是用来在网络上标识唯一一台主机的
• 端口号是用来表示主机上唯一一个进程的
• 这里的"协议号"是用来表明用的是哪个协议(TCP/UDP/...)进行通信的

注意：一个进程能对应多个端口号，一个端口号只能对应一个进程

 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, 它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

知名端口号：

• 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

 cat /etc/services  // 用来查看知名端口号 --- 自己写的程序使用端口号，尽量避开这些端口号

netstat命令

netstat是一个用来查看网络状态的重要工具

语法：netstat [选项]

功能：查看网络状态

常用选项：

• 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
• t (tcp)仅显示tcp相关选项
• u (udp)仅显示udp相关选项
• a (all)显示所有选项，默认不显示LISTEN相关

还有一个ss命令，和netstat用法差不多，也是用来查看网络状态的，大家可以试试

pidof命令

在查看服务器的进程id时非常方便.

语法：pidof [进程名]

功能：通过进程名，查看进程id

二、UDP

1、UDP协议端格式

从上图我们就能理解在网络套接字编程中的部分操作

1. 在应用层写完数据后调用sento函数进行发送，本质就是将数据拷贝到UDP报文的数据区中，以及sendto函数中要传服务器的sockaddr结构体，是因为udp协议需要填写目的端口号
2. 端口号用16位整形接收是因为底层的udp协议规定的16位

当然协议的定制还有两个问题需要处理：

1、如何将报头和数据分离？

在udp协议中，报头字段的大小是固定的8字节，同时16位UDP长度表示整个报文的大小，所以我们能很轻易的将报文进行拆分，同时判断出报文是否完整 --- 如果报文长度小于8字节或小于报文中记录的报文长度，说明报文不全

2、如何向上交付数据？

通过目的端口号，可以找到需要交付数据的进程

注意：16位校验和是用来检验数据是否被修改，主要是通过数学运算，有兴趣可以自行去了解一下，如果校验和出错，就会直接丢弃

2、如何理解报头？

 3、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

如何理解面向数据报？

• 发送方应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并。
• 接收放在收到报文后，必须一次读完一整个UDP报文，不能将一个UDP报文分开来读。

如何理解UDP的缓冲区？

• 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

这里的缓冲区可以看成是上图中struct sk_buffer组成的链表队列

UDP的socket既能读，也能写，这个概念叫做 全双工

注意点：UDP的报头中有一个报文长度字段，表明UDP报文的长度最大位64KB，如果需要发送的数据大于64KB，就需要我们手动多次发送

4、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(用于无盘设备启动)
• DNS：域名解析协议

当然，也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议