传输层协议UDP

端⼝号

端口号解决的是 "主机上哪个应用接收数据" 的问题。IP就相当于你们小区的地址，端口号port就代表了你在这一小区的哪一栋哪一户。

所以网络中通信的本质，实际上就是进程间通信。只不过该通信是跨越网络的，而我们将跨越网络的进程间通信称之为套接字通信。

UDP协议

UDP协议特点

特点：

无连接，通信开销极低
面向数据报，消息边界清晰
不可靠传输，数据可能丢失 / 乱序 / 重复

UDP虽然有不可靠传输的特点，但并不代表它就比TCP要差。一些优秀的网站在设计网络通信算法时，会同时采用TCP协议和UDP协议，当网络流畅时就使用UDP协议进行数据传输，而当网速不好时就使用TCP协议进行数据传输，此时就可以动态的调整后台数据通信的算法。

UDP（用户数据报协议）是无连接、不可靠的传输层协议，其报文格式非常简洁，固定长度为 8 字节首部 + 可变长度数据，没有可选字段。

UDP的定义十分简单粗暴，就是一个定长报头，规定前面的这些字段就是定长的，规定前8个字节就是报头，剩下的部分就是有效载荷

字段解释

源端口号2 字节(2*8位): 发送方的端口（port）。
目的端口号16位：接收方的端口，用于交付上层应用。
UDP 长度16位：整个 UDP 报文的长度（UDP首部 + 数据），最小 8 字节（最少拥有一个首部）
**UDP 校验和16位：**伪首部 + UDP 首部（校验和填 0） + 数据载荷 → 对数据源计算 → 得到校验和。（接收方通过重新计算校验和并比对，就能判断收到的 UDP 首部和数据载荷是否完整。）

UDP如何知道要交给上层的哪一个协议？

UDP会根据报头中的目的端口号来决定交付给上层哪一个应用。

UDP的缓冲区

发送缓冲区

暂存应用层调用sendto()/send()发送的数据，等待操作系统内核将其封装成 UDP 报文、交给网络层。

关键特性：

无确认留存：数据从缓冲区发出后，内核立即清空该数据，不会保留副本
无阻塞 / 流量控制 ：
- 阻塞模式：仅当缓冲区满时，sendto()会短暂阻塞，直到有空闲空间；
- 非阻塞模式：缓冲区满时直接返回EAGAIN/EWOULDBLOCK错误，不会覆盖旧数据。
没有发送队列：缓冲区里不会堆积多个待发送数据报，内核处理完一个才会接收下一个。

接收缓冲区

暂存已接收的 UDP 报文：所有发往该套接字端口的 UDP 报文，内核都会按到达顺序放入接收缓冲区，等待应用层调用recvfrom()/recv()读取。

关键特性：

按数据报独立存储：缓冲区里的每个条目都是一个完整的 UDP 数据报，应用层读一次只能取一个完整的数据报，没有粘包且无需拆包。
有固定上限，溢出直接丢包 ：
- 缓冲区有大小上限（Linux 默认约 208KB，Windows 约 8KB），可通过SO_RCVBUF调整；
- 缓冲区满时，新到达的报文会被内核直接丢弃，且无任何通知**。**UDP 无重传，丢包后应用层也不知道
先进先出：应用层按报文到达顺序读取，无法优先读取晚到的报文。

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;

总结：UDP是牺牲可靠性换取高效性的传输层协议，它虽然不是最稳的，但在对实时性要求高、可容忍少量丢包的场景下，是比 TCP 更高效的选择。