UDP协议

1 UDP协议

1.1 UDP认识

UDP是一种简单的面向数据报、无连接、传输层协议，并且保留了信息边界。UDP不提供错误校正，不保证有序，无法去重复，没有流量控制和拥塞控制，不能保证数据一定到达目的地，但是可以通过校验和提供错误侦测。UDP提供的的是不可靠传输，因此要有应用层来提供这些功能。

使用UDP的应用程序：DNS，NFS(Network File System)，TFTP，BOOTP，SNMP

1.2 UDP数据报封装成IP数据报

一般应用程序要求每一个UDP输出操作刚好产生一个UDP数据报，并组装成一份IP数据报去发送，UDP数据报封装成IP数据报的格式如下图：

2 UDP数据报首部

2.1 UDP数据报首部格式图

2.2 UDP数据报首部各字段

(1)16位源端口号：发送端应用程序使用的端口号，用于区分数据报来自哪个进程，多路复用。
(2)16位目的端口号：数据送往接收端哪个应用程序，多路分用。
(3)16位UDP长度：UDP数据报首部和UDP数据报数据部分总字节数，最小长度为8字节(仅有首部)。
(4)16位UDP检验和：UDP的校验和是可选的，TCP是必需的。UDP的校验和覆盖首部及数据部分。2.3节中说明如何计算UDP校验和。
(5)数据：要发送的数据，可以为空(0字节)。

2.3 UDP检验和

UDP数据报的长度可以为奇数字节，但校验和算法是把若干16bit的字相加，因此需要在最后填充一些值为0的bit(填充的数据仅仅是为了计算校验和，并不会被发送)，其次为了让UDP层可以验证数据正确到达了目的地，需要12字节的伪首部(同样不需要被传送，仅仅是为了校验和的计算)。UDP校验和计算使用的各字段如下图所示：

《TCP/IP 详解》卷一 第一版中如下计算检验和字段的值：
发送方计算UDP检验和：
首先把检验和字段置为0，把上图中,各部分数据(包括UDP伪首部及填充字段)按每16bit进行二进制反码求和(若最高位产生进位就加到最低位上去)，所求结果就是16bitUDP检验和字段的值。
接收方计算UDP检验和：
对收到的UDP数据报(加上了UDP首部和填充字节)按每16bit进行二进制反码求和(若最高位产生进位就加到最低位上去)，若结果为全1，则UDP数据报在传输过程中没有出现差错，否则数据报有差错。
《TCP/IP 详解》卷一 第二版中如下计算检验和字段的值：
发送方计算UDP检验和：
首先把检验和字段置为0，把上图中,各部分数据(包括UDP伪首部及填充字段)按每16bit进行二进制反码求和(若最高位产生进位就加到最低位上去)，最后结果再按位取反，所得结果就是16bitUDP检验和字段的值。
接收方计算UDP检验和：
对收到的UDP数据报(加上了UDP首部和填充字节)按每16bit进行二进制反码求和(若最高位产生进位就加到最低位上去)，再按位取反，若结果为全0，则UDP数据报在传输过程中没有出现差错，否则数据报有差错。
注：检验和的值从不为0xFFFF

需要伪首部的原因：伪首部包含了部分IP首部的信息，能让UDP层验证数据是否正确到达目的地。(在《TCP/IP 详解》卷一第二版中这样说：Its purpos is to let the UDP layer verify that data has arrived at the correct destination(i.e, that IP has not accepted a misaddressed datagram, and that IP has not given UDP a datagram that is for anther transport protocol))。对此尚有点疑问，这为什么不能通过IP数据报首部的字段保证呢？

3 UDP服务器三类地址绑定

UDP服务器可以创建的三类地址绑定如下图：

(1)第一行中服务器限定了只从本地localIP这个IP地址的lport端口接收数据报，而且只接收来自IP为foreign且端口为fport发来的数据。
(2)第二行中服务器限定了只从本地localIP这个IP地址的lport端口接收数据报，但可以接收任何主机发送的数据。
可以在同一个端口上启动不同的服务，比如：
192.168.18.11 8888 对于以太网
127.0.0.1 8888 本地环回接口
8888 其他(IP统配，像第三行)
(3)第三行中服务器只限定了接收数据的端口号，因此任何一个本地接口IP都可以接受它，而且数据可以来自任何主机发送的数据。

注：表中三行的顺序是UDP模块判断使用哪个端点接收数据采用的匹配顺序。