《TCP/IP详解》学习笔记-第11章 UDP

1、运输层概述

运输层的任务主要是负责主机中两个进程之间的通信。

1、运输层的基本功能：

（1）复用与分用分用（Demultiplexing）：将运输层的报文段中的数据交付到正确的套接字的工作。复用（Multiplexing）：在源主机的不同套接字中收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息（将在分用的时候使用），从而生成报文段/数据报，然后将报文段/数据报传递到网络层工作。为了进行分用和复用，需要给应用层的每个进程赋予一个明确标志，在协议层就采用了协议端口号，简称端口。（2）差错控制（完整性控制）（3）可靠传输（按序交付，无丢失，不重复）（4）拥塞控制（收发双方的协调一致）（5）流量控制（全局上的通信流量调节）

2、与网络层的区别：

（1）运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。网络层为主机之间提供端到端的逻辑通信。
（2）运输层对收到的报文进行差错检测，包括首部和数据部分。网络层IP数据报首部中的检验和字段，只检验首部是否出现差错而不检验数据部分。
（3）运输层有两种不同的运输协议，即面向链接的TCP（传输控制协议）和无连接的UDP（用户数据报协议）。

2、UDP：用户数据报协议

1、UDP概述

U D P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 U D P数据报，并组装成一份待发送的 I P 数据报。

UDP特点：

UDP是一种无连接的，即发送数据前不需要建立连接，因此减小的开销和发送数据的延迟。UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。UDP是面向报文的，UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使主机的发送率降低。UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。UDP首部开销小，只有8字节，比TCP的20个字节的首部要短。

2、UDP 首部

（1）源端口号：该项是任选项，默认值是0，可以被指定。
（2）目的端口号：该项必须指定，因为这个作为接收主机内特定应用进程相关联的地址。
（3）UDP长度：指的是 U D P首部和U D P数据的字节长度。该字段的最小值为 8字节（发送一份0字节的 U D P数据报是 O K） 。
（4）检验和：覆盖U D P首部和U D P数据。该字段用于防止UDP用户数据报在传输中出错。当进行检验和计算时，要在UDP数据报之前增加临时的12个字节伪首部。如下图。伪首部包含 I P 首部一些字段，其目的是让 U D P 两次检查数据是否已经正确到达目的地。

如果发送端没有打开检验和选项，而接收端计算检验和有差错，那么UDP数据将会被悄悄的丢掉（不保证送达），而不产生任何差错报文。

3、IP 分片

物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。
（1）任何时候I P层接收到一份要发送的 I P 数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据（选路） ，并查询该接口获得其 M T U。
（2）I P把M T U与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。
（3）把一份 I P数据报分片以后，只有到达目的地才进行重新组装 。重新组装由目的端的 I P 层来完成。已经分片过的数据报有可能会再次进行分片（可能不止一次） 。

4、ICMP 不可达差错（需要分片）

当路由器收到一份需要分片的数据报，而在IP首部又设置了不分片（DF)的标志比特，就会长生ICMP不可达差错报文。

5、ICMP源站抑制差错

当一个系统（路由器或主机）接收数据报的速度比其处理速度快时，可能产生这个差错。使用 U D P时很容易产生这样的 I C M P 差错。