TCP/IP详解学习笔记--UDP协议

UDP协议基本介绍

1.基本概念

UDP是一个简单的面向数据包的运输层协议：进程的每一个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一个待发送的IP数据报，与流字符协议不同，如TCP，应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报没有联系，UDP提供不可靠的服务，它的数据报格式如下图所示

        UDP数据报

IP首部 UDP首部 UDP数据

2.UDP首部

16位源端口号 16位目的端口号 16位UDP长度 16位UDP校验和 数据 数据

端口号表示发送进程和接收进程，TCP端口号与UDP端口号是相互独立的，因此我们可以用同一端口既绑定UDP又绑定TCP。UDP长度字段指定的是UDP首部和UDP数据的长度

3.UDP校验和

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的任何改动

4.IP分片

任何时候IP层收到一份IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据（选路），并查询该接口的MTU，IP把MTU与数据报的长度进行比较，若需进行分片，分片可以发生在原始的发送端主机上，也可以发生在中间路由上
把一份IP数据报分片之后，只有到达目的地才进行重组，重组是由目地端IP层来完成的，已经分片的数据报可能会再次分片
对于发送端的每分IP数据报来说，其标示字段都包含一个唯一值，该值在数据报分片时被复制到每一片中，标志段用其中一个bite赖表示更多的片，除了最后一片外，其他每一个都要把该位置1，片偏移字段是该片偏移原始数据报开始处的位置
标志段中有个bite称做不分片字段，如果将这个字段置为1，IP将不分片，相反把数据报丢弃，发送一个ICMP差错报文
尽管IP分片过程是透明的，但有一点让人不想使用它，即使只丢失一片数据，也得重传整个数据报

5.UDP和ARP之间的交互作用

IP分片之后，每一片都会产生ARP请求，但是ARP应答只会应答最后一片，在第一个数据报片到达之后，IP层必须启动一个定时器，如果在规定的时间内数据报片没全部到达，达么这个数据报将会被丢弃

6.UDP服务器的设计

(1)客户IP地址及端口号

来自客户的是UDP数据报。IP首部包含源端和目地端IP地址，UDP包含了源端和目的端的端口号，当应用程序接收到UDP数据报时，操作系统不许告诉它是谁发来的消息，即IP和端口号

(2)目的IP地址

一些应用程序需知道数据报是发送给谁，即目的IP

(3)UDP输入队列

通常程序所使用的每个UDP端口都与一个有限大小的输入队列相联系。这意味着来自不同客户差不多同时到达的请求将有UDP自动排队，接收到的UDP数据报以其接收顺序交给应用程序

广播和多播

1.基本概念

广播与多播只用于UDP，有时候一个主机要向网上所有主机发送帧，这就是广播，多播处于单播和广播之间，帧只发送给属于多播组的所有主机上

2.广播

(1)受限的广播

受限的广播地址是255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址。此时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址都不知道。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样数据报仅出现在本地网络中

(2)指向网络的广播

指向网络的广播地址是主机号为全1的地址，A类广播地址为netid.255.255.255
一个路由器必须转发指向网络的广播，但它也必须有一个不进行转发的选择

(3)指向子网的广播

指向子网的的广播地址为主机号全为1且有特定子网号的地址

(4)指向所有子网的广播

指向所有子网的广播也需要了解目的网络的子网掩码，以便与指向网络的广播地址权分开来例如IP为128.1.255.255是一个指向所有子网的广播地址，当然，网络没有划分子网，这就是一个指向网络的广播