JavaWeb——UDP的报文结构和注意事项

目录

一、UDP特点

1、无连接

2、不可靠

3、面向数据报

4、全双工通信

二、UDP报文结构

1、报头

2、载荷

三、端口

四、报文长度

五、校验和

1、定义

六、注意事项

1、UDP只有接收缓冲区、没有发送缓冲区

2、UDP大小受限

3、基于UDP的应用层协议

4、MTU对UDP协议的影响

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一、UDP特点

1、无连接

UDP传输的过程类似于寄信，知道对端的IP和端口号就可以直接进行数据报传输，不用像TCP协议需要建立连接。

2、不可靠

UDP没有任何安全机制，发送端发送数据报以后，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。

3、面向数据报

UDP通过数据报的形式进行传输，用户的请求或响应都会从数据报转换成字符串

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

例：用UDP传输100个字节的数据，如果发送端一次发送100个字节，那么接收端也必须一次接收100个字节，而不能循环接收10次每次接收10个字节。

4、全双工通信

UDP的Socket既能读也能写，客户端和服务器都可以发送请求/接受响应。

二、UDP报文结构

UDP数据报=报头+载荷

1、报头

对于UDP来说，报头一共有8个字节​​​​，包含4个字段，每个字段2个字节。

报头=源端口+目的端口+报文长度+校验和

2、载荷

应用层数据报

三、端口

载荷中每个端口号在UDP报文中占了两个字节，端口号的取值范围是0~65535

端口号不是代表主机的地址，而是用来区分主机中的应用程序，代表了不同的应用程序。

• 源IP和源端口是指数据从哪里来
• 目的IP和目的端口是指数据到哪里去

例： 

四、报文长度

报文长度是两个字节，表示范围0~65535，等于64KB。一个UDP报文最大传输的长度是64KB。

如果超过了64KB，可以通过以下两种方式来解决：

• 在应用层通过代码的方式针对应用层数据报进行手动分包，拆成多个包通过多个UDP数据报进行传输。
• 换成TCP协议

五、校验和

1、定义

将发送前和发送后的校验和进行比较，检查发送前后数据报是否一致。用来验证传输的数据是否是正确的。

校验和存在的意义就是用来判定当前传输的数据是否出错：

• 如果校验和不对，此时数据一定不对
• 如果校验和对，数据也有一定概率是错的

为了让校验和能够识别率更高一些，计算时通常会以数据内容作为参数来计算，数据内容发生变化，校验和也会发生变化。

校验和往往就是取内容或是内容的一部分，通过数学公式变换得到一个数值。如果内容发生改变，得到的校验和也就改变了。

发送方把载荷数据带入到校验和算法中，计算生成得到校验和结果设为sum1，发送方把这一整串数据发送给接收方。

接收方收到的数据既有载荷也有校验和sum1，接受方就可以把载荷按照同样的算法，再计算一边校验和得到sum2。

如果校验和结果不一样，原始输入的内容一定不一样，就可以视为传输出错了。如果sum1变了，内容没变，但是还是和sum2对不上，也视为传输出错。

六、注意事项

1、UDP只有接收缓冲区、没有发送缓冲区

• UDP没有真正意义上的发送缓冲区。发送的数据会直接交给内核，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。

2、UDP大小受限

UDP协议首部有一个16位的最大长度，一个UDP能传输的数据最大长度是64KB（包含UDP首部）。

3、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

4、MTU对UDP协议的影响

一旦UDP携带的数据超过1472(1500 - 20(IP首部) - 8(UDP首部))，那么就会在网络层被分成多个IP数据报。在这多个IP数据报中有任意一个丢失，都会引起接收端网络层重组失败。这就意味着如果UDP数据报在网络层被分片，整个数据被丢失的概率就大大增加了。