TCP/IP学习笔记（十）——UDP：用户数据报协议

1、引言

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议：进程的每个输出操作都正好产生一个UDP
数据报，并组装成一份待发送的 I P数据报。
这与面向流字符的协议不同，如TCP，应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。UDP数据报封装成一份 I P数据报的格式如图所示。

UDP不提供可靠性：它把应用程序传给 I P层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。由于缺乏可靠性，我们似乎觉得要避免使用UDP而使用一种可靠协议如TCP。
应用程序必须关心 I P数据报的长度。如果它超过网络的 MTU，那么就要对IP数据报进行分片。如果需要，源端到目的端之间的每个网络都要进行分片，并不只是发送端主机连接第一个网络才这样做。

2、UDP首部

UDP首部各字段如下图所示。

端口号表示发送进程和接收进程。由于I P层已经把IP数据报分配给TCP或UDP（根据IP首部中协议字段值），因此TCP端口号由TCP来查看，而UDP端口号由UDP来查看。TCP端口号与UDP端口号是相互独立的。
UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为 8字节。这个UDP长度是有冗余的。IP数据报长度指的是数据报全长，因此UDP数据报长度是全长减去IP首部的长度。

3、UDP检验和

UDP检验和覆盖UDP首部和UDP数据。IP首部的检验和，它只覆盖IP的首部（并不覆盖I P数据报中的任何数据）。
UDP和TCP在首部中都有覆盖它们首部和数据的检验和。UDP的检验和是可选的，而TCP的检验和是必需的。
尽管UDP检验和的基本计算方法与我们在 3 . 2节中描述的IP首部检验和计算方法相类似（16 bit字的二进制反码和），但是它们之间存在不同的地方。首先， UDP数据报的长度可以为奇数字节，但是检验和算法是把若干个 16 bit字相加。解决方法是必要时在最后增加填充字节0，这只是为了检验和的计算（也就是说，可能增加的填充字节不被传送）。
其次，UDP数据报和TCP段都包含一个12字节长的伪首部，它是为了计算检验和而设置的。伪首部包含IP首部一些字段。其目的是让UDP两次检查数据是否已经正确到达目的地（例如，IP没有接受地址不是本主机的数据报，以及 IP没有把应传给另一高层的数据报传给UDP）。UDP数据报中的伪首部格式如图所示。

如果发送端没有计算检验和而接收端检测到检验和有差错，那么UDP数据报就要被悄悄地丢弃。不产生任何差错报文（当 IP层检测到IP首部检验和有差错时也这样做）。
UDP检验和是一个端到端的检验和。它由发送端计算，然后由接收端验证。其目的是为了发现UDP首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。
尽管UDP检验和是可选的，但是它们应该总是在用。在 80年代，一些计算机产商在默认条件下关闭UDP检验和的功能，以提高使用UDP协议的NFS（Network File System）的速度。在单个局域网中这可能是可以接受的，但是在数据报通过路由器时，通过对链路层数据帧进行循环冗余检验（如以太网或令牌环数据帧）可以检测到大多数的差错，导致传输失败。不管相信与否，路由器中也存在软件和硬件差错，以致于修改数据报中的数据。如果关闭端到端的UDP检验和功能，那么这些差错在UDP数据报中就不能被检测出来。另外，一些数据链路层协议（如SLIP）没有任何形式的数据链路检验和。