UPD协议结构以及开发中注意事项

📚 目录

• [1. UDP结构](#1. UDP结构)
  • [1.1 UDP伪首部](#1.1 UDP伪首部)
  • [1.2 核心特性](#1.2 核心特性)
• [2. 编程开发注意事项](#2. 编程开发注意事项)

前言：

  UDP 是用户数据报协议，属于传输层协议，无连接、不可靠，面向报文。

1. UDP结构

1. 源端口: 16bit(2字节),发送方端口,可以填0表示不需要回复
2. 目的端口:16bit(2字节),接收方端口,必须填写,没有端口号就无法交付数据给对应的应用程序
3. UDP总长度:16bit(2字节),UDP整个报文的总字节大小(头部8字节+数据),最小值为8
4. UDP校验和:16bit(2字节),校验数据的完整性(UDP头部+数据),还会用到伪首部;可选校验,反之也可以不选,校验出错报文直接丢弃,不会传回错误报文
5. 16bit 总长度，最大值2^16-1 = 65535,UDP协议减去IP头部字节数量,实际应用中最大可以发送约64kb

1.1 UDP伪首部

 计算校验和的时候,会额外构造一个伪首部,传输过程中,只参与校验,不会真正的在网络中传输

 伪首部包含：源 IP、目的 IP、协议号、UDP 报文长度。

 作用:用于判断报文是否成功传送到主机

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1.2 核心特性

1. 面向数据报: 应用层交给 UDP 多大的数据，UDP 就加上 8 字节头部直接发出去，不会拆分，也不会合并,类似于字符拼接
2. 无连接: 没有TCP建立连接前的三次握手步骤,发送报文直接填好端口就发，不管对方是否在线,类似于短线,不需要与对方建立连接,即可发送数据;
3. 不可靠: 发送过程中,可能有多种因数导致丢包现象,因而对方接收不到数据,数据丢掉之后不会重新发送,丢了就是丢了,报文也可能顺序混乱到达;
4. 全双工:同一个 Socket 既可以收也可以发。
   

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2. 编程开发注意事项

UDP：固定 8 字节头部，开销极小，无连接，不可靠，面向报文

1. 发送数据大小受到限制,UDP理论最大传输字节约为64kb,如果单次传输数据超过64kb会导致数据的丢失(业务内单包经量控制在64kb以内)
2. DatagramSocket 接收缓冲区大小,默认值：Linux 一般 200KB 左右,接收缓冲区满时,新来的UDP报文会直接丢弃,不会出现在接收缓冲区内,应用完全收不到;例如:发送方报文太快.Java代码receive()处理比较慢,队列会阻塞,新来的包会直接丢弃
3. connect() 在 UDP 只是缓存对方 IP 端口，不会产生网络报文,只是本地限制只能收发该地址,不调用 connect 时，每次 send 都要传入目标 InetSocketAddress；receive 拿到发送方地址，用于回包
4. 丢包,乱序,重复等问题UDP本身不处理,业务代码中自行实现
5. UDP端口独立于TCP端口,TCP端口占用9090时,UDP端口任然可以适用9090端口
6. 部分系统可以关闭UDP校验和,一般由系统默认开启,例如Linux
7. receive() 默认阻塞，没有数据的时候线程卡住。可以设置 setSoTimeout() 设置超时时间，超时抛出SocketTimeoutException异常。
8. UDP 支持广播报文；路由器默认不转发广播包；组播需要特殊组播地址

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