【网络】传输层-UDP协议

UDP报文格式

查看Linux系统下的/usr/include/netinet/udp.h文件，可以看到UDP的报文格式

可以看到UDP的报文是一个拥有四个u_int16_t类型的变量的结构体，u_int16_t其实就是unsigned short类型的数据,数据范围为(0~65535)

这四个变量分别是源端端口，对端端口，报文长度，校验和

• 源端端口：描述远端处理进程
• 对端端口：描述对端处理进程
• 数据报长度：这个长度是整个数据报的总长度，包括报头长度和报文长度,因为报文长度只有2个字节，所以UDP报文最大不超过64k，所以报文中的报文数据也就是有效载荷(上层sendto交付的大小)必须小于64k-8个字节,否则就会丢弃数据报错
• 校验和：采用二进制反码求和算法，校验收到的数据与对方发送的数据是否完全一致，不一致则丢弃

二进制反码求和算法：

发送方组织好报文后，将校验和字段置为0，然后从第0个字节开始(包含报头)对每个字节取反求和，超出16位的，将高位阶段继续求和，完成之后，将校验和填充到校验和字段中

UDP协议特性

UDP协议的特性可以用三个词来概括 无连接，不可靠，面向数据报

无连接

udp通信时，不需要建立连接，只要知道对方的IP地址和端口号就能直接给对方发送数据

不可靠

• udp协议没有任何丢包检测机制
• 丢包后没有重传机制
• 没有包序管理机制

所以**udp传输既不保证数据安全安全到达对端，也不保证数据有序到达对端**

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

• 上层sendto交付一个数据则直接封装报头进行发送，数据到达对端会包括报头保存在对端的接收缓冲区中
• 上层recvfrom取数据每次只能刚好取出一条完整数据，不能取出半条或者多条数据

udp传输就好比生活中的取快递，快递是被封装好在包裹内，取快递时，只能连带包裹整个取出，不能把包裹切成好多份取出

UDP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

recvfrom的时候如果应用层给的buf空间没有一条数据长度大就会接收失败

• 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包的顺序和发送UDP包的顺序一致

如果接收缓冲区满了，则再收到的数据将会被丢弃

UDP特性对于编程的影响

• 由于udp不保证数据安全有序到达，需要程序员自己在应用层进行丢包检测以及包序管理机制,重传机制，才能保证安全准确的收到数据
• udp是面向数据报的，必须保证上层在sendto时发送的数据长度必须小于64k-8个字节，否则就会丢弃数据报错
• udp是整条交付的，必须保证上层在recvfrom时，给的空间大小足够大，否则有可能接收失败

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

netstat工具

netstat是一个用来查看网络状态的重要工具

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) 的服務状态
• -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

pidof命令

pidof命令可以通过进程名查看进程ID

功能类似pgrep和ps