【Linux网络】传输层协议UDP

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传输层

再谈端口号

端口号范围划分

[认识知名端口号(Well-Know Port Number)](#认识知名端口号(Well-Know Port Number))

两个问题

[UDP 协议](#UDP 协议)

[UDP 协议端格式](#UDP 协议端格式)

[UDP 的特点](#UDP 的特点)

面向数据报

[UDP 的缓冲区](#UDP 的缓冲区)

[UDP 使用注意事项](#UDP 使用注意事项)

[基于 UDP 的应用层协议](#基于 UDP 的应用层协议)

前言

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传输层

负责数据能够从发送端传输接收端.

再谈端口号

端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序;

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(可以通过 netstat -n 查看);

端口号范围划分

0 - 1023: 知名端口号, HTTP, FTP, SSH 等这些广为使用的应用层协议, 他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

认识知名端口号(Well-Know Port Number)

有些服务器是非常常用的, 为了使用方便, 人们约定一些常用的服务器, 都是用以下这些固定的端口号：

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

我们自己写一个程序使用端口号时, 要避开这些知名端口号。

两个问题

一个进程是否可以 bind 多个端口号? 2. 一个端口号是否可以被多个进程 bind?

1.可以，一个服务器可以建立多个套接字，例如一个用来发送数据，一个用来发送控制命令。

2.不能，因为要保证端口号到服务进程的唯一性。

UDP 协议

UDP 协议端格式

16 位 UDP 长度, 表示整个数据报(UDP 首部+UDP 数据)的最大长度;

如果校验和出错, 就会直接丢弃

UDP 的特点

UDP 传输的过程类似于寄信：

无连接: 知道对端的 IP 和端口号就直接进行传输, 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;

面向数据报

应用层交给 UDP 多长的报文, UDP 原样发送, 既不会拆分, 也不会合并;

用 UDP 传输 100 个字节的数据:

如果发送端调用一次 sendto, 发送 100 个字节, 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;

UDP 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, 这个概念叫做全双工

UDP 使用注意事项

我们注意到, UDP 协议首部中有一个 16 位的最大长度. 也就是说一个UDP 能传输的数据最大长度是 64K(包含 UDP 首部).

然而 64K 在当今的互联网环境下, 是一个非常小的数字.

如果我们需要传输的数据超过 64K, 就需要在应用层手动的分包, 多次发送, 并在接收端手动拼装;

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