计算机网络与通信实验报告——UDP协议分析

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一、实验目的

1.熟悉OSI七层协议体系结构； 2.了解各层完成的工作； 3.掌握协议的工作过程及特点。

二、实验原理

1.UDP协议特点

（1）UDP无需建立连接。因此UDP不会引入建立连接的时延。
（2）无连接状态。UDP不维护连接状态，也不跟踪参数，因此某些专用应用服务器使用UDP时，一般都能支持更多的活动客户机。
（3）分组首部开销更小。UDP只有8个字节的首部开销。
（4）应用层能够更好地控制要发送的数据和发送时间。UDP没有拥塞控制，因此网络中的拥塞也不会影响主机的发送效率。某些实时应用（如直播）要求以稳定的速度发送，能容忍一些数据的丢失，但不允许有较大的时延，而UDP正好可以满足这些应用的需求。
（5）UDP提供尽最大努力的交付，即不保证可靠交付，但并不意味着应用对数据的要求是不可靠的，因此需要维护传输可靠性的工作需要用户在应用层来完成。应用实体可以根据应用需求来灵活设计自己的可靠性机制。
（6）UDP是面向报文的。发送方UDP对应用层交下来的报文，在添加首部后就交付给IP层，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界；接受方UDP对IP层交上来的用户数据报，在去除首部后就原封不动的交付给上层的应用进程，一次交付一个完整的报文，因此报文不可分割，是UDP数据处理的最小单位。
（7）UDP常用于一次性传输比较小数据的网络应用，如DNS、SNMP等，因为对于这些应用，若采用TCP，则将为创建连接、维护和拆除而带来不小的开销。UDP也常用于多媒体应用（如IP电话、实时视频会议、流媒体等），显然，可靠数据传输对于这些应用来说并不是最重要的，但TCP的拥塞控制会导致数据出现较大的延迟，这是它们不可容忍的。

2.UDP报文

UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节
1.源端口： 源端口号，需要对方回信时选用，不需要时全部置0.
2.目的端口：目的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。
3.长度：UDP的数据报的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部）
4.校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃。
该字段是可选的，当源主机不想计算校验和，则直接令该字段全为0。
当传输层从IP层收到UDP数据报时，就根据首部中的目的端口，把UDP数据报通过相应的端口，上交给应用进程。
如果接收方UDP发现收到的报文中的目的端口号不正确（不存在对应端口号的应用进程0），就丢弃该报文，并由ICMP发送“端口不可达”差错报文给对方。

查阅资料可知，腾讯公司旗下QQ聊天软件所应用的协议为QICQ协议，此协议针对UDP协议开发而来。因此，本实验对腾讯QQ进行抓包来分析其协议内容。

三、实验过程

1.过滤UDP数据包

启动wireshark抓包软件，输入过滤条件UDP，开始对腾讯QQ进行抓包

2.QICQ数据包分析

由图中可以看到传输层协议应用的是UDP协议。其中，源端口为：pxc-roid（4004），目的端口为：irdmi(8000)，传输的数据段的长度为：47byte，校验和为：0x1084。
由图中的应用层协议可以得到各种信息。其中，数据段（QICQ number）打码部分，正符合实验者的QQ帐号。

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四、实验结果分析

通过UDP抓包实验，体会到UDP协议与TCP协议的不同之处：
1.UDP所花费的头部开销较少，而TCP所花费的头部开销较多；
2.从报文的长度来看，UDP传输的报文长度与TCP不同。这是因为UDP是面向报文的，它不对报文做任何处理，即既不拆分报文也不合并报文，因此UDP传输的报文需要选择合适的报文长度。
在实验过程中，由于网络原因，产生丢包现象。
通过本实验，我更好的理解了UDP协议传输原理、UDP与TCP协议的区别等，收获颇丰。