传输层协议——udp

1. 再谈端口号

传输层是负责数据能够从发送端传输接收端，那么我们就需要再一次了解端口号。端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序。

在TCP/IP协议中，用 “源IP”、“源端口号”、“目的IP”、“目的端口号”、“协议号”。这样一个五元组来标识一个通信(可以通过netstat -n查看)。


在同一个主机上，如果我们的浏览器去打开多个页面，那么服务器就会在我们客户端不同的端口号进行响应。

1.1 认识知名端口号

执行下面的命令，可以看到知名端口号：

cat /etc/services

2. netstat

netstat是一个用来查看网络状态的重要工具。

3. pidof

在查看服务器的进程id时非常方便：
语法：pidof [进程名]
功能：通过进程名, 查看进程id

4. UDP协议

4.1 UDP协议端格式

16位UDP长度，表示整个数据报(UDP首部+UDP数据)的最大长度。
如果校验和出错，就会直接丢弃。

首先，我们要知道一个非常重要的一点：UDP采用的是定长报头(8字节)。

那么UDP在传输的时候是如何封装和解包的呢？
因为是定长报头，在封装的时候直接加上8字节报头，在解包的时候直接提取8字节报头。

那么UDP是如何把内容传给上层的哪一个应用呢？
是根据报头中的目的端口号来确认的。

那么UDP在内核中C语言的代码是什么样子的：

它是以位段的方式来存储端口号，当我们想要添加报头的时候，就会把这个拷贝到有效载荷的前面。

我们注意到：UDP协议首部中有一个16位的最大长度。也就是说一个UDP能传输的数据最大长度是2^16=64K(包含UDP首部)。
如果我们需要传输的数据超过64K，就需要在应用层手动的分包，多次发送，并在接收端手动拼装。

4.2 UDP的特点

无连接: 知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接。
不可靠: 没有确认机制，没有重传机制。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。
面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。

4.3 面向数据报

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。

用UDP传输100个字节的数据：
如果发送端调用一次sendto，发送100个字节，那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom，接收100个字节，而不能循环调用10次recvfrom，每次接收10个字节。

4.4 UDP的缓冲区

UDP没有真正意义上的发送缓冲区，调用sendto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。

UDP的socket既能读，也能写，这个概念叫做全双工。