【Linux】传输层协议UDP

一、传输层

负责数据能够从发送端传输到接收端。

二、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。

2.1 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,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。

2.2 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

执行下面的命令,可以看到知名端口号:

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。

三、UDP协议

3.1 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,则会直接丢弃。

3.2 UDP的特点

UDP的传输过程类似于寄信。

  • 无连接:知道对端的IP和端口号就直接传输,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协议层也不会给用户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。

3.3 面向缓冲区

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,每次读取10个字节。

3.4 UDP的缓冲区

  • UDP没有真正意义上的发送缓冲区,调用sendto会直接发送给内核,由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输操作。
  • 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报会被丢弃。

3.5 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能够传输的数据的最大长度是64K(包含UDP首部)。

然而64K在当今互联网环境下,是一个非常小的数字。

如果我们需要传输的数据超过了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。

3.6 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,也包括我们自己写UDP程序时自定义的应用层协议。

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