UDP的特点、UDP的报文结构及差错检测

UDP的特点、UDP的报文结构及差错检测

一、UDP的特点

可以回答为什么这么多应用选择UDP。

UDP是面向非连接的协议，传送数据不需要和服务器连接，只需要知道ip和监听端口，不需要链接没有目的的socket，只是将数据报投递出去，不管接收方是否成功接收到，是一种不可靠的传输。

1.无需连接建立

• 众所周知，TCP在数据传输前需要经过三次握手，UDP却不需要做任何的准备即可进行数据传输，因此UDP不会引入建立连接的时延。
• 这也是DNS运行在UDP而不是TCP上的主要原因。
• 而HTTP协议之所以使用TCP，是因为对于HTTP协议来说，可靠性是至关重要的。

2.无连接状态

• TCP需要维护连接状态。此连接状态包括接收和发送缓存、拥塞控制参数以及序号与确认号的参数。（后面如果有时间，会详细说下TCP的拥塞控制方案，对该方案来说，这些状态信息都是必要的）
• 而UDP不需要维护连接状态，也不用跟踪这些参数

3.分组首部开销小

每个TCP报文段都有20字节的首部开销，而UDP仅有8字节的开销

所以，如非必要，比如电子邮件，远程终端服务，web，以及文件传输，需要可靠地数据传输，会去采用TCP。其余的尤其是对实时性要求高的应用，比如实时视频会议，网络电话，一般都会选用UDP

关于何时、发送什么数据的应用层控制更加精细
只要应用将数据传递给UDP，UDP就会将此数据打包进UDP报文段并立刻将其传递给网络层。
而TCP则是有个拥塞控制机制，以确保数据能够安全传输，而不管可靠传输成功需要用多少时间。
所以有些实时应用，比如微信视频、语音都是更希望数据能够及时发送，为此可以容忍一部分数据丢失，比较适合用UDP

二、UDP的报文结构

应用层数据占用UDP报文段的数据字段。UDP首部只有4个字段，每个字段由2个字节组成，即UDP首部仅有8字节。

• 端口号：可以使目的主机将应用数据交给运行在目的端系统中端相应进程，执行分用功能。

• 长度：该字段指示了在UDP报文段中的字节数（首部+数据）

• 检验和：接收方使用检验和来检查在该报文段中是否出现了差错，即差错检测。

三、复用、分用

四、UDP差错检测

UDP检验和提供了差错检测功能。
检验和相当于用于确定当UDP报文段从源到达目的地移动时，其中的比特是否发生了改变（比如，由于链路中的噪声干扰或存储在路由器中时的引入问题）。
发送方的UDP对报文段中的所有16比特字对和进行反码运算，求和时遇到的任何溢出都被回卷。得到的结果被放在UDP报文段中的检验和字段。

1.例子

假定有下面三个16比特的字:

这些16比特字的前两个之和是：

再将该和与第三个16比特字相加，得出:

发现溢出了，该和就要被回卷，即把首位的1加到最后一位去，得出：

然后对其进行反码运算，所谓反码运算，即是将所有的1换成0，0换成1

这就是得出的检验和。而在接收方，全部的4个16比特字（包括检验和）加在一起。如果分组中没有引入差错，显然在接收处该和将是1111111111111111。而如果这些比特之一是0，那我们就知道该分组中出现了差错。

UDP在端到端基础上在运输层提供差错检测，这就是在系统设计中被称颂的端到端原则
而UDP虽然提供差错检测，但它对差错恢复无能为力。这就需要用到可靠数据传输–TCP了，
当然如果不用TCP的话，那么在会话层将会对UDP的缺陷进行补充