linux笔记归纳17：传输层协议UDP

传输层协议UDP

一、端口号

1.1.端口号概述

1.2.端口号范围

传输层：负责数据能够从发送端传输接收端

一、端口号

1.1.端口号概述

端口号（Port）：标识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，协议号来标识一个通信

1.2.端口号范围

0~1023：知名端口号，HTTP、FTP、SSH等广为使用的应用层协议，端口号都是固定的

1024~65535：操作系统动态分配的端口号，比如客户端程序的端口号

SSH服务器：22
FTP服务器：21
TELNET服务器：23
HTTP服务器：80
HTTPS服务器：443

查看端口号：

bash 复制代码

cat /etc/services

注：一个进程可以绑定多个端口号，一个端口号只能表示一个进程

二、UDP协议

应用层的报文会序列化成字节流交给传输层，在传输层中增加UDP协议的报头

2.1.UDP协议端格式

**数据（有效载荷）：**应用层报文

**报文分离：**8字节定长报头，便于与数据分离

**上层分用：**根据目的端口号，将数据交给上层

内核协议的端口号是16位，所以在应用层也为16位

如果校验和出错，就会直接丢弃

2.2.UDP的特点

UDP传输类似于寄信

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（Connection）
不可靠：无确认机制，无重传机制，如果发生网络故障无法发送，不会给应用层返回错误信息
面向数据报：不能灵活控制读写数据的次数和数量

2.3.面向数据报

应用层交给UDP的报文无论多长

UDP按原样发送，不会拆分合并（TCP：可能读到半个或者一个半的报文）

发送端调用一次sendto，就会产生一个UDP报文
接收端调用一次recvfrom，就完整读出一个报文

报文边界：8字节定长报头 + 应用数据总字节

所以UDP的报文都是独立个体，报文边界清晰

而TCP没有边界，多次send的数据黏在一起，应用层手动区分

**注：**协议的本质就是结构体

与应用层协议不同的是，内核的协议不需要序列化与反序列化

双方在操作系统中都是用C语言实现，可以直接传递结构体对象

2.4.UDP缓冲区

UDP没有真正的发送缓冲区，调用sendto会直接交给内核

（在TCP中，对方收到报文之前，发送缓冲区数据不能清空，为了能够重传，确保可靠性）

UDP具有接收缓冲区，保证上层在工作时也能接收到数据

接收缓冲区不能保证收到的UDP报文顺序与发送顺序一致

如果接收缓冲区满了，再到达的UDP报文就会被直接丢弃

2.5.UDP注意事项

UDP能传输的数据最大长度：64K（含UDP报头）

如果需要传输的数据超过64K，需要在应用层手动分包，多次发送，并且在接收端手动拼装

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

DNS：域名解析协议

三、报文

应用层进行报文的解析是基于时钟中断

从网络中读取报文是基于外部网卡中断

所以报文处理不影响操作系统读取报文

在操作系统内部，可能会同时存在大量的报文

操作系统需要对报文进行管理，先描述再组织

cpp 复制代码

struct sk_buff
{
    /* These two members must be first. */
    struct sk_buff *next;
    struct sk_buff *prev;
    struct sock *sk;
    struct skb_timeval tstamp;
    struct net_device *dev;
    struct net_device *input_dev;

    union
    {
        struct tcphdr *th;
        struct udphdr *uh;
        struct icmphdr *icmph;
        struct igmphdr *igmph;
        struct iphdr *ipiph;
        struct ipv6hdr *ipv6h;
        unsigned char *raw;
    } h;

    union
    {
        struct iphdr *iph;
        struct ipv6hdr *ipv6h;
        struct arphdr *arph;
        unsigned char *raw;
    } nh;

    union
    {
        unsigned char *raw;
    } mac;

    struct dst_entry *dst;
    struct sec_path *sp;

    /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details.  */
    unsigned int truesize;
    atomic_t users;
    unsigned char *head,
                  *data,
                  *tail,
                  *end;
};

所谓的封装和解包，本身是移动data指针在缓冲区的指向，加减对应层的协议长度