目錄

• 1 概述
• 2 UDP的主要特點(diǎn)
• 3 UDP的首部格式
• • 3.1 傳輸關(guān)系
  • 3.2 首部格式
  • 3.3 UDP 基于端口的分用和復(fù)用
  • 3.4 UDP校驗(yàn)

1 概述

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP，User Datagram Protocol），UDP作為傳輸層的一個(gè)重要的協(xié)議，它的主要的功能是在IP端到端的服務(wù)之上，增加了有限的兩個(gè)功能：

復(fù)用和分用的功能

差錯(cuò)檢測的功能

另外，雖然UDP協(xié)議只提供不可靠的交付，看起來似乎非常不完美，但是UDP協(xié)議在某些方面具有特殊的優(yōu)點(diǎn)：

比如我們?cè)诳丛诰€視頻的時(shí)候我們要求數(shù)據(jù)是最新的最快的，如果這個(gè)時(shí)候要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，那么會(huì)帶來較大的延遲，就像我們?cè)诳粗辈デ蛸惖臅r(shí)候，我們希望看到準(zhǔn)備直播畫面，而不是有延遲半分鐘或一分鐘的畫面

另外一個(gè)典型的例子，比如在網(wǎng)絡(luò)管理過程中我們希望采集到網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候網(wǎng)絡(luò)管理會(huì)使用某種基于UDP協(xié)議的方式，采集到最新最快的數(shù)據(jù)，若是采集過來的數(shù)據(jù)有延遲，那么這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)了，不能表示此時(shí)網(wǎng)絡(luò)的狀況了

所以在有些情況下，UDP協(xié)議簡單快速的特點(diǎn)，比TCP協(xié)議更有優(yōu)勢(shì)

2 UDP的主要特點(diǎn)

UDP 是無連接的：發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時(shí)延，這個(gè)特點(diǎn)是UDP協(xié)議的首要特點(diǎn)，可以這么說，UDP其他的特點(diǎn)，都是或多或少源自于這個(gè)特點(diǎn)

UDP 使用盡最大努力交付：即不保證可靠交付，因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表，發(fā)送端只需要把數(shù)據(jù)打包成UDP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP協(xié)議傳輸，中間經(jīng)過了哪些路由器，最后有沒有到達(dá)目的主機(jī)，數(shù)據(jù)有沒有出錯(cuò)，需不需要重傳，這些主機(jī)問題都不知道

UDP 是面向報(bào)文的：所謂報(bào)文就是應(yīng)用層交下來的報(bào)文，應(yīng)用層有各種各樣的報(bào)文，比如HTTP報(bào)文，FTP報(bào)文等，根據(jù)不同的應(yīng)用層協(xié)議封裝成不同的報(bào)文，UDP 對(duì)應(yīng)用層交下來的報(bào)文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界。UDP 一次交付一個(gè)完整的報(bào)文，在網(wǎng)絡(luò)層，IP協(xié)議可能會(huì)進(jìn)行拆分工作

應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報(bào)文

• 若報(bào)文太長，UDP 把它交給 IP 層后，IP 層在傳送時(shí)可能要進(jìn)行分片，這會(huì)降低 IP 層的效率
• 若報(bào)文太短，UDP 把它交給 IP 層后，會(huì)使 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部的相對(duì)長度太大，這也降低了 IP 層的效率

UDP 沒有擁塞控制：因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對(duì)某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。很適合多媒體通信的要求，也就是說使用UDP協(xié)議的發(fā)送端，完全不會(huì)感知當(dāng)前網(wǎng)路的狀態(tài)是擁塞還是通暢，UDP協(xié)議還是會(huì)發(fā)送出去

UDP 支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信：這時(shí)目的主機(jī)不一定是單個(gè)主機(jī)，有可能是多個(gè)主機(jī)同時(shí)接收到發(fā)送端發(fā)送的UDP報(bào)文

UDP 的首部開銷小：只有 8 個(gè)字節(jié)，比 TCP 的 20 個(gè)字節(jié)的首部要短，這樣也就意味著把數(shù)據(jù)組成UDP報(bào)文時(shí)所要做的工作更少，消耗資源小，發(fā)送速度也更快

3 UDP的首部格式

3.1 傳輸關(guān)系

UDP協(xié)議作為傳輸層的一個(gè)經(jīng)典協(xié)議，它和上下層的傳輸關(guān)系如下：

應(yīng)用層會(huì)把應(yīng)用層報(bào)文交付給運(yùn)輸層

運(yùn)輸層的UDP協(xié)議，直接把上層交付下來的所有數(shù)據(jù)當(dāng)作UDP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分，再加上UDP首部交付給下層IP層

IP層把運(yùn)輸層交付下來的整個(gè)UDP數(shù)據(jù)報(bào)當(dāng)作IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分，再加上IP首部，繼續(xù)交給下一層

3.2 首部格式

• 除去兩個(gè)端口號(hào)字段，還有一個(gè)長度字段，它用來標(biāo)明整個(gè)UDP報(bào)文的長度是多少，最后一個(gè)字段是校驗(yàn)和字段，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)UDP報(bào)文的校驗(yàn)功能
  

3.3 UDP 基于端口的分用和復(fù)用

在UDP首部前兩個(gè)字段當(dāng)中，是源端口和目的端口，從接收端來講，當(dāng)接收端從 UDP報(bào)文中拆解出兩個(gè)端口號(hào)之后，會(huì)根據(jù)端口號(hào)標(biāo)識(shí)的內(nèi)容，發(fā)送給上一層的應(yīng)用程序，從而實(shí)現(xiàn)了端口的分用

復(fù)用是分用的相反過程，應(yīng)用程序把數(shù)據(jù)交付下來之后，其中的端口號(hào)就標(biāo)明了這是哪一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程，

3.4 UDP校驗(yàn)

• 在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，臨時(shí)把“偽首部”和 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)連接在一起。偽首部僅僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和
  
• 所謂偽首部，可以理解它就是一個(gè)假的，它并沒有一個(gè)實(shí)際的地址空間，在進(jìn)行UDP報(bào)文封裝的時(shí)候并沒有這部分內(nèi)容，要不然UDP協(xié)議的首部是20 (8+12) 個(gè)字節(jié)，而不是我們所說的8個(gè)字節(jié)，實(shí)際傳輸過程中，也并沒有這樣的字段
• 設(shè)置這個(gè)偽首部，只是為了計(jì)算 校驗(yàn)和，這個(gè)偽首部包含的內(nèi)容，如上圖所示，這就有所疑問了，對(duì)于運(yùn)輸層來講，本身沒有IP地址這一概念，因?yàn)镮P地址是在網(wǎng)絡(luò)層中路由器轉(zhuǎn)發(fā)所用的地址，為了計(jì)算校驗(yàn)和而強(qiáng)制引入的偽首部，包含IP地址信息，實(shí)際上會(huì)破壞網(wǎng)絡(luò)分層，引入偽首部的目的，就是為了讓UDP兩次檢查數(shù)據(jù)是不是正確的到達(dá)了目的地，其中一次是對(duì)UDP端口號(hào)和其他數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，另一次是對(duì)IP地址的再校驗(yàn)，因?yàn)镮P地址再路由器轉(zhuǎn)發(fā)過程中，有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)IP地址錯(cuò)誤，所以UDP協(xié)議覺得IP地址校驗(yàn)是很有必要的
• 如下就是校驗(yàn)的例子，簡單來說就是把首部部分，每2個(gè)字節(jié)寫成一行，然后按列排下來，每一列對(duì)應(yīng)的每一位進(jìn)行求和，得出來的結(jié)果再求反碼，再將其放入校驗(yàn)和的位置中
  

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络-UDP协议的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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