UDP协议介绍

目录

一、UDP基本概念

1、定义：

2、特点：

（1）无连接：

（2）不可靠传输：

（3）面向数据报：

（4）全双工：

二、UDP协议格式

1、UDP报文结构

2、各部分详解： 

（1）源端口号：

（2）目的端口号：

（3）UDP长度：

（4）校检和：

三、UDP使用注意事项

四、基于UDP的应用层协议 

五、总结

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一、UDP基本概念

1、定义：

        UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是 TCP/IP 协议簇中位于传输层的核心协议之一，是一种无连接、不可靠但高效的传输层协议。

2、特点：

（1）无连接：

        发送方可以直接向目标地址和端口发送数据，减少了通信前的准备时间，这是它 “快” 的重要原因。

（2）不可靠传输：

      UDP不保证数据的可靠送达

没有确认机制：发送方不知道接收方是否收到数据；

没有重传机制：数据丢失后不会自动重新发送；

没有顺序保证：数据包可能因传输路径不同，以乱序到达接收方。

（3）面向数据报：

       “面向数据报” 是 UDP 最核心的传输逻辑之一，UDP以“数据报”为基本传输单位，每个数据报都是独立、完整的，发送方和接收方对数据的处理严格以数据报为边界。 

由于数据报具有独立性，发送与接收“一一对应”，不会合并也不会拆分，数据报大小限制，这就造成了不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。

（4）全双工：

        全双工是指 UDP 支持通信双方在同一时间双向发送数据，且发送和接收过程互不干扰。 

举个例子：视频通话中，你的设备向对方发送语音数据（A→B），同时也接收对方的语音数据（B→A），这两个过程并行进行； 

二、UDP协议格式

1、UDP报文结构

UDP 报文结构非常简洁，由首部和数据两部分组成，整体长度固定且短小；

UDP 首部仅包含 8 个字节（64位），分为 4 个字段，每个字段各占 2 字节

 

2、各部分详解： 

（1）源端口号：

       用于标识发送端的端口。在一些不需要回复的场景中，源端口号可以为 0，此时表示不需要对方回送数据。

（2）目的端口号：

       用于标识接收端的端口，是数据准确送达目标应用程序的关键。

（3）UDP长度：

      指的是 UDP 报文的总长度，包括首部（固定8字节）和数据部分，最大65535字节（约64KB）

（4）校检和：

       用于对 UDP 报文进行完整性校验。它不仅校验 UDP 首部，还会校验数据部分，如果校验和验证失败，UDP 报文会被丢弃。

HTTPS的数字签名是为了防止黑客篡改；

UDP的校检和是为了防止传输过程中的“比特翻转”，与安全性无关

三、UDP使用注意事项

       虽然 UDP 具有简洁、高效、低延迟等优点，但它也存在一些局限性。在使用 UDP 时，需要充分了解这些特点，以便扬长避短。

1、由于没有连接，UDP 发送方无法知道接收方是否准备好接收数据，也无法确保数据能够到达接收方。

2、UDP 不保证数据的可靠传输，数据在传输过程中可能会因为网络拥堵、链路故障等原因丢失，而且 UDP 也没有重传机制。

3、由于 UDP 报文可能经过不同的路径传输，到达接收方的顺序可能与发送顺序不一致。接收方需要自行处理报文的排序问题。

4、⼀个UDP能传输的数据最⼤⻓度是64K，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。

四、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

五、总结

       UDP 以其简洁的报文结构和高效的传输特性，在实时通信等领域发挥着重要作用。它的报文结构简单明了，首部仅 8 字节，数据部分灵活承载应用数据。但同时，UDP 也存在无连接、不可靠、缺乏流量控制和拥塞控制等局限性。

        在实际应用中，我们需要根据具体的业务需求选择合适的协议。如果对实时性要求高，且能够容忍少量丢包和无序到达，UDP 是一个不错的选择，但需要在应用层做好可靠性保障、数据排序、速率控制等工作；如果需要可靠的数据传输，TCP 则更为合适。只有充分理解 UDP 的特性和注意事项，才能更好地利用它构建高效、稳定的网络应用。