《TCP/IP 详解 卷1：协议》第 10 章：用户数据报协议

引言

UDP 稍微扩展了IP协议，使得包可以在进程间传送，而不仅仅是在主机件。——《CSAPP》

IP 数据报是指 IP 层端到端的传输单元。分组（packet）是 IP 层和链路层的传输单元。一个分组可以是一个完整的数据报，也可以是一个分片。——《TCP／IP协议详解卷一 第一版》

UDP 是一种保留消息边界（与TCP的区别中容易忽略的一点）的简单的面相数据报的传输层协议。它不提供差错纠正、队列管理、重复消除、流量控制、拥塞控制。它提供端到端差错检测，也就是传输层端到端校验和，也不保证报文一定能到达目的地。一般来说，每个被应用程序请求的 UDP 输出操作只产生一个 UDP 数据报，从而发送一个 IP 数据报，这一点不同于 TCP 面相数据流的特征。

UDP 本身是提供最小功能的传输层协议：它把应用程序传给 IP 层的数据发送出去。【RFC0768】是 UDP 30 多年来未改变的标准。虽然可靠性和保护性有所缺失，但 UDP 不是一无是处的。因为它的简单，因为它的无连接性，UDP 比其他的传输层协议的开销要小得多。另外，组播和广播操作更多使用 UDP 这样无连接的传输。

UDP header

字段	长度(bytes)	含义
源端口号	2	见下文“端口号”
目的端口号	2	见下文“端口号”
长度	2	UDP头部和数据的总长度，以字节为单位
检验和	2	见下文“UDP检验和”

端口号

• 端口号相当于电话号码之后的扩展码，帮助协议辨认进程。
• 它们是抽象的，即不与任何主机、任何物理实体相关。
• 在 UDP 中，端口号是 16 位的特殊数字（0～65535）。
• 源端口号是可选择的，如果发送者不要求回复的话，可以设置源端口号为 0.
• IP 层根据协议字段或 IPv6头部中的下一个头部字段分离到特定的传输协议，这意味着端口号在不同的传输层协议之间是独立的。TCP 端口号只能被 TCP 使用，UDP 亦然。（尽管如此，但如果某个众所周知的服务同时由 TCP 和 UDP 提供，那么这两个端口号通常被分配成一样的）

UDP 检验和

• UDP 校验和是我们遇到的第一个传输层端到端检验和（ICMP 是网络层第一个端到端校验和）。UDP 校验和覆盖 UDP 头部、UDP 数据和 UDP 伪头部。端到端是指由发送方计算得到，由最终的接收方检验，途中不会被修改（除非是通过 NAT）。
• 对比只覆盖头部的 IPv4 检验和，经过每一跳路由器都要修改。传输层协议检验和覆盖传输层协议头部和数据。
• “UDP 伪头部”是指UDP数据报长度可以是奇数长字节，而检验和算法只相加 16 位字（偶数字节），因此对于奇数字节长度的数据报，UDP 会在末尾添加一个都为 0 的填充。仅为了计算校验和，不会被传递出去。

UDP 和 IP 分片

在链路层中有介绍，链路层对可传输帧长度有一个最大上限。IP 引入分片和重组。IP 转发时，做出的判断，不仅根据路由表，也根据要求的 MTU 是多少。如果数据报太大则进行分片。

• 分片可以在发送方到目的地上的端到端路径上任何中间路由器进行。
• 重组直到它到达最终目的地才会被重组。原因有二：一、网络中不进行重组减轻路由器的负担。二、不同分片可能经过不同路径到达目的地，这样的话路由器没有能力来重组。

总结

UDP 是一个简单的协议。它给 IP层之上的用户进程提供了端口号和检验和机制。没有流量控制、拥塞控制、差错纠正。有差错检测和消息边界保留。

我们看到了 UDP 用于IP 分片、路径 MTU 发现。当出现如下情况，最常用的就是 UDP 了：

• 要避免建立连接的开销。
• 多端点传送（组播、广播）
• 不需要 TCP 相对笨重的可靠

UDP 的主要用途之一是 DNS（域名系统）。UDP 占据了观察到的互联网流量的 10% - 40%，随着点对点应用数量的增加，UDP 的使用仍在上升，虽然 TCP 在稳定性方面占据了统治地位。网络分片流量大多数 UDP 的，尽管总体流量中只有极少数是分片。分片中的流量类型主要有基于 UDP 的多媒体流量、VPN 隧道中封装的隧道流量。

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