【计算机网络】传输层——UDP

UDP

UDP数据报

UDP的概述

• UDP仅在IP的数据报服务之上增加了两个最基本的服务：复用和分用以及差错检测；
• UDP优点：
  1. 无需建立连接，因此不会引入建立连接的时延；
  2. 无连接状态，此连接状态包括接收和发送缓存、拥塞控制参数和序号与确认号的参数；UDP不维护连接状态，也不跟踪这些参数；
  3. 分组首部开销小，TCP有20B的首部开销，UDP只有8B的开销；
  4. 应用层能更早地控制要发送的数据和发送时间，UDP没有拥塞控制，因此网络中的拥塞不会影响主机的发送效率；
  5. UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信；
• UDP不保证可靠传输，但这并不意味着应用对数据的要求是不可靠的，所有维护可靠性的工具在应用层完成，应用开发者可根据应用的需求来灵活设计自己的可靠性机制；
• UDP是面向报文的，发送方UDP对应用层交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层，一次发送一个报文，既不合并也不拆分，而是保留这些报文的边界；接收方UDP对IP层交上来UDP数据报，在去除首部后就原封不动地交付给上层应用进程，一次交付一个完整的报文；因此报文不可分割，是UDP数据报处理的最小单位；
• 应用程序必须选择合适大小的报文：
  • 报文太长，UDP把它交给IP层后，可能会导致分片；
  • 报文太短，UDP把它交给IP层后，会使IP数据报首部的相对长度太大；
  • 两者都会降低IP层的效率；

UDP首部格式

• 各字段意义：

  1. 源端口：源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可全0；
  2. 目的端口：目的端口号，在终点交付报文时必须使用到；
  3. 长度：UDP数据报长度，包括首部和数据，最小值为8，即仅有首部；
  4. 校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错就丢弃，该字段是可选的，当源主机不想计算校验和时，则可直接令字段为全0；

• 当传输层从IP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；

• UDP基于端口的分用
  

UDP校验

• 计算校验和时，要在UDP数据报之前增加12B的伪首部，伪首部并不是UDP的真正首部，只是在计算校验和时，临时添加在UDP数据报前面，得到一个临时的UDP数据报，校验和就是按照这个临时UDP数据报来计算的，伪首部即不向下传送又不向上递交，只是为了计算校验和；
• UDP数据报首部和伪首部：

• 校验步骤

  1. 发送方首先把全0放入校验和字段并添加伪首部，然后把UDP数据报视为许多16位的字串接起来；
  2. 若UDP数据报的数据报的数据部分不是偶数字节，则要在数据部分末尾填入一个全0字节，此增加字节不发送；
  3. 按二进制反码计算出这些16位字的和，将此和的二进制反码写入校验和字段；，并发送；
  4. 接收方把收到的UDP数据报加上伪首部，按二进制反码求这些16位字的和，当无差错时其结果应为全1，某则就表明有差错出现，接收方就应该丢弃这个UDP数据报；

• 缺点：

  • 检错能力不强；

• 优点：

  • 简单、处理速度快；