传输层协议-Udp协议
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1.传输层
传输层负责数据能够从发送端传输到接收端，即当应用层将数据交给传输层后，传输层负责可靠性传输，确保数据能够可靠地交付给接收端。
1.1端口号
端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序。
从网络中获取的数据在进行向上交付时，在传输层就会提取出该数据对应的目的端口号，进而确定该数据应该交付给当前主机上的哪一个服务进程。
在 TCP/IP 协议中, 用 "源 IP", "源端口号", "目的 IP", "目的端口号", "协议号" 这样一个五元组来标识一个通信。
我们可以通过netstat -n命令获取这个五元组信息：
其中的Local Address表示的就是源IP地址和源端口号，Foreign Address表示的就是目的IP地址和目的端口号，而Proto表示的就是协议类型。
注意：
- 协议号是存在于IP报头当中的，其长度是8位。协议号指明了数据报所携带的数据是使用的何种协议，以便让目的主机的IP层知道应该将该数据交付给传输层的哪个协议进行处理。
- 端口号是存在于UDP和TCP报头当中的，其长度是16位。端口号的作用是唯一标识一台主机上的某个进程。
- 协议号是作用于传输层和网络层之间的，而端口号是作用于应用层于传输层之间的。
1.2端口号范围划分
端口号的长度是16位，因此端口号的范围是0 ~ 65535：
- 0 ~ 1023：知名端口号。比如HTTP，FTP，SSH等这些广为使用的应用层协议，它们的端口号都是固定的。
- 1024 ~ 65535：操作系统动态分配的端口号。客户端程序的端口号就是由操作系统从这个范围分配的。
接下来我们来列举几个固定地知名端口号：
- ssh服务器，使用22端口。
- ftp服务器，使用21端口。
- telnet服务器，使用23端口。
- http服务器，使用80端口。
- https服务器，使用443端口。
通过查看/etc/services文件可以获取网络服务名和它们对应使用的端口号及协议。
说明： 文件中的每一行对应一种服务，它由4个字段组成，每个字段之间用TAB或空格分隔，分别表示"服务名称"、"使用端口"、"协议名称"以及"别名"。
一个进程可以绑定
bind多个端口号，一个端口号只能绑定bind一个进程。端口号：唯一标识一个进程。
1.3netstat命令
netstat是一个用来查看网络状态的重要工具。
其常见的选项如下：
- n：拒绝显示别名，能显示数字的全部转换成数字。
- l：仅列出处于LISTEN（监听）状态的服务。
- p：显示建立相关链接的程序名。
- t(tcp)：仅显示tcp相关的选项。
- u(udp)：仅显示udp相关的选项。
- a(all)：显示所有的选项，默认不显示LISTEN相关。
- 查看TCP相关的网络信息时，一般选择使用
-nltp组合选项。- 查看UDP相关的网络信息时，一般选择使用
-nlup组合选项。
2.Udp协议
传输层Udp协议与应用层Http协议不同，传输层属于操作系统内核，应用层由用户实现。
2.1Udp协议格式
- 16位UDP长度：表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的长度。
- 16位UDP检验和：如果UDP报文的检验和出错，就会直接将报文丢弃。
我们在应用层看到的端口号大部分都是16位的，其根本原因就是因为传输层协议当中的端口号就是16位的
我们之前说协议就是双方的约定，这个约定具象化就是双方都认识的结构化字段，所以实际上Udp协议的报头在操作系统内核中就是一个结构体：
所以添加报头的工作实际上就是在有效载荷的前面拷贝一个报头的结构体对象。
而解包的工作更简单，因为Udp协议报头是定长的8字节，所以在读取完报文的前8个字节后，剩下的内容即为有效载荷。
2.2Udp协议的特点
UDP传输的过程就类似于寄信，其特点如下：
- 无连接：知道对端的IP和端口号就直接进行数据传输，不需要建立连接。
- 不可靠：没有确认机制，没有重传机制；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。
- 面向数据报：不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。
注意： 报文在网络中进行路由转发时，并不是每一个报文选择的路由路径都是一样的，因此报文发送的顺序和接收的顺序可能是不同的。
2.3面向数据报
应用层交给UDP多长的报文，UDP就原样发送，既不会拆分，也不会合并，这就叫做面向数据报。
比如用UDP传输100个字节的数据：如果发送端调用一次sendto，发送100字节，那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom，接收100个字节；而不能循环调用10次recvfrom，每次接收10个字节。
2.4Udp的缓冲区
- UDP没有真正意义上的发送缓冲区。调用
sendto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。 - 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。
UDP的socket既能读，也能写，因此UDP是全双工的。
2.5Udp使用注意事项
需要注意的是，UDP协议报头当中的UDP最大长度是16位的，因此一个UDP报文的最大长度是64K（包含UDP报头的大小）。
然而64K在当今的互联网环境下，是一个非常小的数字。如果需要传输的数据超过64K，就需要在应用层进行手动分包，多次发送，并在接收端进行手动拼装。
2.6基于UDP的应用层协议
- NFS：网络文件系统。
- TFTP：简单文件传输协议。
- DHCP：动态主机配置协议。
- BOOTP：启动协议（用于无盘设备启动）。
- DNS：域名解析协议。
当然，也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议。
简化事物的自然形式，往往才能显露它的真实面目。 ---皮特·蒙德里安
传输协议。
- DHCP：动态主机配置协议。
- BOOTP：启动协议（用于无盘设备启动）。
- DNS：域名解析协议。
当然，也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议。
简化事物的自然形式，往往才能显露它的真实面目。 ---皮特·蒙德里安