UDP协议

本篇介绍

再谈端口号，并补充信息

介绍netsta&pidof两个新指令

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UDP协议

UDP协议格式

理解报头是什么

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UDP特点介绍

那些应用层协议基于UDP

全双工概率补充

在前面已经完成了应用层的基本内容，现在进入传输层

传输层

负责数据能够从发送端传输接收端.解决通信问题
 

端口号

补充1：再谈端口号
 

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)
 

        这里的通过端口号来标识不同的通信体现在：当你访问同一个网站，开两个窗口，这时候服务器无法通过源IP来区别，但是它可以通过源端口号(在进行网络通信的时候需要绑定源端口号，这一点在定制简单的网络服务器讲过)来区别，上图中的6指的是协议号，后续再介绍

补充2：端口号范围划分
 

端口号在传输层

0 - 1023: 知名端口号, HTTP, FTP, SSH等这些广为使用的应用层协议, 他们的端口号都是固定的.

1024 - 65535: 操作系统动态分配的端口号. 客户端程序的端口号, 就是由操作系统从这个范围分配的

这一点体现在我们在绑定端口号的时候，会发现有些端口号是无法被绑定的

补充3：认识知名端口号(Well-Know Port Number)
 

        有些服务器是非常常用的, 为了使用方便, 人们约定一些常用的服务器, 都是用以下这些固定的端口号:

ssh服务器, 使用22端口
ftp服务器, 使用21端口
telnet服务器, 使用23端口
http服务器, 使用80端口
https服务器, 使用443

执行下面的命令, 可以看到知名端口号
cat /etc/services

我们自己写一个程序使用端口号时, 要避开这些知名端口号
 

两个问题
 

1. 一个进程是否可以bind多个端口号?
2. 一个端口号是否可以被多个进程bind?

新指令

netsta

netstat是一个用来查看网络状态的重要工具
语法： netstat [选项]
功能：查看网络状态

常用选项：
n 拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字
l 仅列出有在 Listen (监听) 的服务状态
p 显示建立相关链接的程序名
t (tcp)仅显示tcp相关选项
u (udp)仅显示udp相关选项
a (all)显示所有选项，默认不显示LISTEN相关

Recv-Q Send-Q 接收与发送了多少报文，不过这里通常立马就被处理了，所以这里看不到

local Address 本地地址

Foreign Address 对方地址

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
 

UDP协议
 

无论学习网络协议中的哪一层协议，都需要回答这两个问题 

UDP协议端格式
 

为什么都是16位：因为操作系统的内核是16位，这是在进行统一

16位UDP长度：表示整个数据报(UDP首部+UDP数据)的最大长度;

检验和：如果校验和出错, 就会直接丢弃

        这里的数据指的就是从应用层传过来的数据，在传输层添加了上述的报头，这就是传输层对应用层数据进行的封装操作

理解报头是什么东西

位段就是这样的，两者都是一样的

UDP的特点

UDP传输的过程类似于寄信(直接发送，不需要考虑对方状态).

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，不做任何防止传输错误的行为，只需要把数据发送到下层协议它的工作就完成了;
面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量，它发送几个对方就会收到几个数据报(不考虑丢包)，发送几次，对面就要接收几次，对方要么不读，一旦读取就一定是一个完整的独立的数据报;

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;
 

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

UDP使用注意事项
 

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64K(包含UDP首部).
然而64K在当今的互联网环境下, 是一个非常小的数字.
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，也就是说需要手动去分割，再发送;
 

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

DNS:

当然, 也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议;
 

补充4：全双工

UDP协议完了！其实主要是UDP并没有很多的处理行为，后续的TCP协议才是重头戏

下文预告：TCP协议​​​​​​​