UDP 的报文结构和注意事项

1. UDP的特点

1.无连接

就像发短信给对方,只需要对方的端口和IP地址。不需要连接。

2.不可靠传输

没有任何安全机制,发送端发送数据报以后,如果因为⽹络故障该段⽆法发到对⽅,UDP协议层也不会给应⽤层返回任何错误信息。

3.面向数据报
应⽤层交给UDP多⻓的报⽂(载荷),UDP原样发送,既不会拆分,也不会合并

4.缓冲区
UDP只有接收缓冲区,没有发送缓冲区:
4.1 UDP没有真正意义上的 发送缓冲区。发送的数据会直接交给内核,由内核将数据传给⽹络层
协议进⾏后续的传输动作;
4.2 UDP具有接收缓冲区,但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺
序⼀致;如果缓冲区满了,再到达的UDP数据就会被丢弃;
4.3 UDP的socket既能读,也能写,这个概念叫做 全双工

5.大小受限

UDP协议⾸部中有⼀个16位的最⼤⻓度。也就是说⼀个UDP能传输的数据最⼤⻓度是64K(包含UDP⾸部)

2. UDP报文结构

下图就是UDP的大概结构:

2.1源端口和目的端口

可以通过下图来简单理解:

2.2 UDP长度

16位报文长度描述的是UDP数据报中数据的大小。其大小是2个字节,其表示的范围就是0-65535,换算出来就是64KB的大小。因此,一个UDP数据报一次最大只能传输64KB大小的数据。

但如果应用层数据报超过了64KB怎么办?那么我们就可以:

1.在应用层,通过代码的方式针对应用层数据报进行手动的分成若干部分,拆分成多个UDP数据报进行传输(send多次)。

2.把UDP的全部改为TCP进行传输。

2.3 UDP检验和

2.3.1 CRC算法

UDP中校验和,使用的是一种比较简单的方式,CRC算法来完成校验。

伪代码:

java 复制代码
        short checksum = 0;
        for(遍历取出数据报中的每个字节数据){
            checksum += 当前字节的数据; 
        }

**注意点:**在这里checksum 相加的过程中,产生的数据可能比较大,超出short的俩个字节的范围,就溢出了,在这里的话也不管溢出。

**工作原理:**UDP数据报发送方,在发送之前,先计算一遍CRC,把算好的CRC值放到UDP数据报中(设这个CRC值为value1),接下来这个数据包通过网络传输到达接收端,接收端收到这个数据之后,也会按照同样的算法,再算一遍CRC的值,得到的结果是value2。比较自己计算的value2和收到的value1 是否一致,如果是一致的,就说明数据是ok的。如果不一致传输过程中发生了比特翻转了。

**注意点:**上述CRC算法中,如果只有一个bit位发生翻转,此时就能发现问题,如果有多个bit位发生翻转,有可能恰好校验和之前一样(虽然概率很低,但是也不希望这样子的事情发生)。

2.3.2 除了CRC之外高精度的校验和算法

其实除了CRC,在业界还有一个很常用的,md5/sha1 算法。

md5的特点:

  1. 定长: 无论原始数据多长,算出来的md5的最终值都是固定长度,常见的md5有16位版本(2字节),32为版本(4字节),64为版本(8字节)。

  2. 分散: 计算md5的过程中,原始数据只要变化了一点点,算出来的md5值就会差异很大。

  3. 不可逆: 给一个源字符串,计算md5值,这个过程非常简单,但是给你一个算好的md5值,让你把他还原回原始字符串,理论上无法完成的。(就像猪肉变成火腿一样)。

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