協(xié)議分析 第3章-2 UDP協(xié)議

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

協(xié)議分析與測試第三章-2

UDP協(xié)議第三章-2主要內(nèi)容UDP概述UDP數(shù)據(jù)報格式UDP主要操作第一節(jié)

UDP概述

UDP協(xié)議概述（UserDatagramProtocol）UDP只在IP的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點(diǎn)的功能，即端口的功能和差錯檢測的功能。（盡力而為）雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，無連接的協(xié)議UDP的主機(jī)不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表，信宿收到UDP數(shù)據(jù)報之后不需要給出任何應(yīng)答報文。每個數(shù)據(jù)報單獨(dú)路由。UDP用戶數(shù)據(jù)報只有8個字節(jié)的首部開銷。沒有流量控制和確認(rèn)機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對某些實(shí)時應(yīng)用是很重要的。

UDP協(xié)議概述（UserDatagramProtocol）無連接，不存在連接建立的時延。信源端，傳送數(shù)據(jù)的速度僅受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制。信宿端UDP把每個數(shù)據(jù)報放在隊列中，應(yīng)用程序每次從隊列讀一個數(shù)據(jù)報。不建立連接，也不需要維護(hù)連接狀態(tài)，一臺服務(wù)機(jī)可以同時向多個客戶機(jī)傳輸相同的數(shù)據(jù)，如多播。吞吐量不受流量控制算法的調(diào)節(jié)，只受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、信源和信宿主機(jī)性能的限制。UDP和TCP的最重要功能是將IP提供的端到端傳遞服務(wù)擴(kuò)展到進(jìn)程級。UDP基本功能進(jìn)程-進(jìn)程數(shù)據(jù)傳遞差錯檢測TCP基本功能進(jìn)程-進(jìn)程數(shù)據(jù)傳遞差錯檢測可靠數(shù)據(jù)傳遞面向連接擁塞控制UDP提供了不可靠的無連接傳輸服務(wù)。UDP使用IP攜帶報文，但增加了對給定主機(jī)上多個目標(biāo)進(jìn)行區(qū)別的能力。UDP特點(diǎn)沒有確認(rèn)機(jī)制不對報文排序沒有超時機(jī)制沒有反饋機(jī)制控制流量導(dǎo)致報文丟棄、重復(fù)和亂序使用UDP的應(yīng)用程序要承擔(dān)可靠性方面的全部工作。

UDP協(xié)議在設(shè)計時的簡單性，是為了保證UDP在工作時的高效性和低延時性。因此，在服務(wù)質(zhì)量較高的網(wǎng)絡(luò)中(如局域網(wǎng))，UDP可以高效地工作。

UDP常用于傳輸延時小，對可靠性要求不高，有簡單數(shù)據(jù)要進(jìn)行傳輸?shù)那闆r，如DNS(域名服務(wù))、TFTP(簡單文件傳輸)等，既節(jié)省開銷，又提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。實(shí)時性要求較高但可承受一定的數(shù)據(jù)錯誤的應(yīng)用，如實(shí)時語音、視頻等，以及廣播、多播較多地使用UDP。第二節(jié)

UDP數(shù)據(jù)報格式

偽首部源端口目的端口長度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長度源IP地址目的IP地址017IP數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù)據(jù)首部UDP用戶數(shù)據(jù)報用戶數(shù)據(jù)報UDP有兩個字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段有8個字節(jié)，由4個字段組成，每個字段都是兩個字節(jié)。源端口：運(yùn)行在信源機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程使用的端口號目的端口：運(yùn)行在信宿機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程使用的端口號數(shù)據(jù)報總長度：用戶數(shù)據(jù)報的總長度（首部+數(shù)據(jù)）檢驗(yàn)和：檢驗(yàn)整個用戶數(shù)據(jù)報的差錯偽首部源端口目的端口長度檢驗(yàn)和122222字節(jié)接收主機(jī)發(fā)現(xiàn)IP協(xié)議字段為17，就將數(shù)據(jù)交給UDP協(xié)議處理。UDP數(shù)據(jù)包中，源端口字段可選，目標(biāo)端口字段必須指定。目標(biāo)端收到的UDP數(shù)據(jù)報中的目標(biāo)端口號不能與當(dāng)前已使用的某端口號匹配，則丟棄該數(shù)據(jù)報，并發(fā)送目標(biāo)端口不可達(dá)的ICMP差錯報文。UDP對數(shù)據(jù)傳輸過程中惟一的可靠保證措施是進(jìn)行差錯校驗(yàn)，如果發(fā)生差錯，則只是簡單地拋棄該數(shù)據(jù)報偽首部源端口目的端口長度檢驗(yàn)和122222字節(jié)偽首部源端口目的端口長度檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)首部UDP長度源IP地址目的IP地址017IP數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù)據(jù)0~65507B首部8BUDP用戶數(shù)據(jù)報在計算檢驗(yàn)和時，臨時把“偽首部”和UDP用戶數(shù)據(jù)報連接在一起。偽首部僅僅是為了計算檢驗(yàn)和。校驗(yàn)和的計算

UDP偽頭部并不是UDP的真正組成部分，它只是為了UDP在進(jìn)行差錯檢查時可以把更多的信息包含進(jìn)去而人為加上的。偽頭部沒有傳輸！偽頭部的格式:UDP長度為UDP數(shù)據(jù)報的總長(當(dāng)然不能包括虛構(gòu)的偽頭部)。填充域全填0，目的是使偽頭部為16位二進(jìn)制數(shù)的整數(shù)倍，這是計算校驗(yàn)和時所需要的.另：如果數(shù)據(jù)報的長度是奇數(shù)字節(jié)，則要在最后添加一個填充字節(jié)0，使字節(jié)總數(shù)為偶數(shù)，方便計算校驗(yàn)和，附加的0不會被傳輸。計算UDP檢驗(yàn)和的例子1001100100010011→153.190000100001101000→8.1041010101100000011→171.30000111000001011→14.110000000000010001→0和170000000000001111→150000010000111111→10870000000000001101→130000000000001111→150000000000000000→0（檢驗(yàn)和）0101010001000101→TE0101001101010100→ST0100100101001110→IN0100011100000000→G和0（填充）1001011011101011→求和得出的結(jié)果0110100100010100→檢驗(yàn)和04112字節(jié)偽首部8字節(jié)UDP首部7字節(jié)數(shù)據(jù)填充按二進(jìn)制反碼運(yùn)算求和將得出的結(jié)果求反碼全0171510871315全0TESTING全0最大UDP數(shù)據(jù)報長度65535=20+8+65507數(shù)據(jù)首部IP數(shù)據(jù)報發(fā)送在前數(shù)據(jù)0~65507B首部8BUDP用戶數(shù)據(jù)報制約UDP數(shù)據(jù)報長度的因素大部分系統(tǒng)缺省提供讀寫8192個字節(jié)的UDP數(shù)據(jù)報受TCP/IP內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的限制BSD/38632786B32778+8SunOS4.1.332767B32759+8Solaris65535B65527+8第三節(jié)

UDP主要操作

UDP報文的封裝、拆封數(shù)據(jù)首部IP數(shù)據(jù)報發(fā)送在前數(shù)據(jù)0~65507B首部8BUDP用戶數(shù)據(jù)報封裝：高層-UDP-IP-數(shù)據(jù)鏈路層-物理網(wǎng)絡(luò)拆封：物理網(wǎng)絡(luò)-數(shù)據(jù)鏈路層（必要檢驗(yàn)、去首尾部）-IP（去IP首部、連同源目的IP一起送給）-UDP（校驗(yàn)和檢查、去UDP首部）-高層UDP的復(fù)用、分用當(dāng)主機(jī)運(yùn)行TCP/IP協(xié)議族時，只有一個UDP，但可能會有多個進(jìn)程想要使用UDP的服務(wù)，UDP可以進(jìn)行復(fù)用和分用。UDP接收多個Applications的數(shù)據(jù)報，封裝后送給IP傳輸。接收到IP送來的數(shù)據(jù)報，分別將其送給對應(yīng)的應(yīng)用程序。端口是用報文隊列來實(shí)現(xiàn)UDP端口51000UDP端口69出隊列入隊列出隊列入隊列TFTP服務(wù)器TFTP客戶UDP用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用層運(yùn)輸層UDP傳輸隊列與端口關(guān)聯(lián)，每個應(yīng)用進(jìn)程都包含1個輸入隊列和1個輸出隊列UDP為進(jìn)程臨時分配一個port時，也同時在內(nèi)存建立1個輸入隊列和1個輸出隊列發(fā)：數(shù)據(jù)包寫入輸出隊列，UDP逐個取出，加UDP首部封裝后給IP收：到達(dá)信宿的數(shù)據(jù)報放在與該數(shù)據(jù)報目的port對應(yīng)的輸入隊列。出入都可能會溢出出溢出：降發(fā)送速度入溢出：丟棄，發(fā)送“端口不可達(dá)”報文常用的UDP端口UDP的使用場合DNS-UDPvideoUDPIP協(xié)議字段值=17UDP－8BytesHeadSourceportDestinationportLengthCheckSumData小結(jié)：為什么選擇UDP？Question?1、TCP和U