IoT开发实战：CoAP卷【1.4】

3.3.2 UDP首部

通过运行示例代码可以发现：两个设备若需要通过UDP传输数据，UDP客户端需要知晓服务器的IP地址和服务端口号，IP首部中已经定义了源IP地址和目标IP地址，那么UDP就需要定义源端口号和目标端口号。UDP首部如图3-10所示。

图3-10 UDP首部结构

相比于TCP首部，UDP首部显得异常简单，UDP首部仅包括源端口号、目标端口号、长度和校验和。

·源端口号（2字节）：表示发送进程的16位端口号。

·目标端口号（2字节）：表示接收进程的16位端口号。

·长度（2字节）：整个UDP数据包的长度，包含UDP首部和应用数据。

·校验和（2字节）：可选项，包括IP首部中的源地址与目标IP地址、UDP首部。

·应用数据：UDP负载数据，整个CoAP数据分包可作为UDP的应用数据。

3.3.3 UDP示例分析

1.IP为UPD提供服务

现代网络采用分层设计，一般下层协议为上层协议提供服务，对于UDP来说，IP是它的下层协议，IP为UDP提供源IP地址和目标IP地址等信息，并把整个UDP数据分包作为IP数据分包的负载。当然UDP也可以为其他协议提供服务，如CoAP。IP与UDP的关系如图3-11所示。

2.UDP Echo示例分析

在UDP Echo示例代码中，客户端和服务器相互配合采用“一问一答”的方式交换数据，这种工作模式称为“请求/响应”。客户端总是向服务器发起请求，若服务器接收到该请求便根据请求的内容返回相应的响应。UDP Echo示例正体现了这种工作模式，只是负载内的“Hello World！”字符串并没有实际含义。让我们再来分析交换“Hello World”的具体流程，该交换流程如图3-12所示。

（1）UDP客户端发送请求

UDP客户端发送请求时，在IP首部中把本机地址作为源IP地址填入IP首部的源IP地址区域中，把远程主机的IP地址填入到IP首部的目标IP地址区域中。UDP客户端将随机生成一个未使用的端口号，作为源端口号填入到UDP首部中的源端口号区域，而把远程主机的端口号填入到UDP首部中的目标端口号区域。

（2）UDP服务器端返回响应

UDP服务器填充IP首部和UDP首部的方式与UDP客户端非常类似，只是IP首部中的“源”和“目标”完全交换了位置。

3.UDP效率分析

在UDP Echo示例中，UDP有效负载为“Hello World！”共12字节，加上以太网首部14字节、IPv4首部20字节，UDP首部8字节，整个数据包的长度为54字节，请求和响应的情况几乎相同，那么此时的传输效率约为22%。在广泛使用低功耗受限制设备的物联网领域，传感器检测结果一般都较短，可能只占用10字节到20字节，而用于数据传输的整个数据包的长度关系到系统的电量消耗。为了尽可能地提高效率，我们总是希望有效负载占整个数据分包的比例越大越好。此处22%的结果可能并不是一个好成绩，但是对于同样的场景应用TCP可能低得多。

3.4 TCP

TCP是一种功能完备的面向连接的传输层协议，具有流控制、传输确认和重传机制。TCP给应用提供一种可靠的、以字节流形式发送数据的方法，TC