UDP协议

一、说明

打算收集整理一下网络协议相关的资料，仅限于了解，使用的层次。结合网络上已有的协议资料，用自己的理解简化，提取。
本人新手，很多资料都是在网络上各位大佬的博客中汲取的，用自己可以理解的方式选择性吸收，尽量附上资料来源，不过有些忘记来源的也没办法了。

二、资料来源

百度百科：UDP
小鱼的互联网观:关于TCP、UDP协议通俗化理解
简书：UDP协议详解
割肉机博客：TCP和UDP的最完整的区别

三、协议介绍

UDP虽然不能保证数据传输的可靠性，但数据传输的效率较高。
UDP协议与TCP协议一样用于处理数据包，在OSI模型中，两者都位于传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。
在TCP/IP协议层次模型中，UDP位于IP层之上。应用程序访问UDP层然后使用IP层传送数据报。IP数据报的数据部分即为UDP数据报。IP层的报头指明了源主机和目的主机地址，而UDP层的报头指明了主机上的源端口和目的端口。UDP传输的段（segment）有8个字节的报头和有效载荷字段构成。

四、协议特点

(1) UDP速度比TCP快

由于UDP不需要先与对方建立连接，也不需要传输确认，因此其数据传输速度比TCP快得多。对于强调传输性能而不是传输完整性的应用（比如网络音频播放、视频点播和网络会议等），使用UDP比较合适，因为它的传输速度快，使通过网络播放的视频音质好、画面清晰。

(2) UDP有消息边界

发送方UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下直接交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界。使用UDP不需要考虑消息边界问题，这样使得UDP编程相比TCP，在对接收到的数据的处理方面要方便的多。在程序员看来，UDP套接字使用比TCP简单。UDP的这一特征也说明了它是一种面向报文的传输协议。

(3) UDP可以一对多传输

由于传输数据不建立连接，也就不需要维护连接状态（包括收发状态等），因此一台服务器可以同时向多个客户端传输相同的消息。利用UDP可以使用广播或组播的方式同时向子网上的所有客户进程发送消息，这一点也比TCP方便。其中，速度快是UDP的首要优势，由于TCP协议中植入了各种安全保障功能，在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重影响。反观UDP，由于抛弃了信息可靠传输机制，将安全和排序等功能移交给上层应用完成，极大地降低了执行时间，使速度得到了保证。简而言之，UDP的“理念”就是“不顾一切，只为更快地发送数据”。

五、数据包解析

UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体包括源端口号、目标端口号、数据报长度、校验值。

UDP报头由4个部分组成，其中两个是可选的（粉红背景标出部分）：
各16bit的来源端口和目的端口用来标记发送和接受的应用进程。因为UDP不需要应答，所以来源端口是可选的，如果来源端口不用，那么置为零。
在目的端口后面是长度固定的以字节为单位的报文长度域，用来指定UDP数据报包括数据部分的长度，长度最小值为8byte。
首部剩下地16bit是用来对首部和数据部分一起做校验和（Checksum）的，这部分是可选的，但在实际应用中一般都使用这一功能。
UDP和TCP的校验和都覆盖到了他们的首部和数据，而之前介绍的IP首部的校验和只覆盖了IP首部。

六、编程步骤

UDP编程的服务器端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();
　　4、循环接收数据，用函数recvfrom();
　　5、关闭网络连接；

UDP编程的客户端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选
　　4、设置对方的IP地址和端口等属性;
　　5、发送数据，用函数sendto();
　　6、关闭网络连接；