TCP/IP协议族【第14章用户数据报协议UDP】

14.1 引言

UDP协议 (User Datagram Protocol, UDP)是一个简单的面向无连接的,不可靠的数据报的传输层(transport layer)协议,IETF RFC 768是UDP的正式规范。

缺点也可以看做优点：非常简单，额外开销小。

14.2 用户数据报

UDP分组叫用户数据报（user datagrams）,它有8个字节的固定首部。

源端口号：16位长，2字节，可选范围0-65535，在客户端主机，UDP软件选择是临时端口号，在服务端端口号是一个熟知的端口号。

目的端口号：16位长，2字节。

总长度： 16位长，标识首部+数据的总长度，理论值是0-65535，实际上用户数据报被封装在一个IP数据报中，所以

UDP总长度 = IP长度-IP首部长度。

校验和：校验整个用户数据报（首部+数据）出现的差错。

14.3 UDP提供的服务

14.3.1 进程到进程的通信

14.3.2 无连接的服务

每个用户数据报是独立的，使用UDP进程不能发送数据流到UDP，

所以只有短报文的进程才能使用UDP<65507字节（65535-20（IP首部）-8（UDP首部））。

14.3.3 流量控制

没有流量控制

14.3.4 差错控制

除校验和外，没有其他差错控制

伪首部（pseudoheader）

包含了源IP和目的IP，若首部收到损伤，可能交付到错误的主机。类型17，表示是UDP协议。

14.3.5 拥塞控制

没有拥塞控制

14.3.6 封装和解封

封装：当进程有报文要通过UDP发送时，它就将此报文连同一对插口地址以及数据的长度传递给UDP。UDP收到数据后就加上UDP首部。然后UDP就将这用户数据报连同插口地址一起传递给IP。IP加上自己的首部，在协议字段使用值17，指出这数据是从UDP协议来的。这个IP数据报在传递给数据链路层。数据链路层收到IP数据报后，加上自己的首部（可能还有尾部），再传递给物理层。物理层将这些比特编码为电信号或光信号将其发送到远程的机器上。

解封：当这个报文到达目的只及时，物理层对信号解码，将其变为比特，传递给数据链路层。数据链路层使用其首部（和尾部）检查数据。若无差错，则剥去首部和尾部，并将数据报传递给IP，IP软件进行它的检查。若无差错，就剥去首部，将用户数据报连同发送端和接收端的IP地址一起传递给UDP，UDP使用检验和对整个用户数据报进行检查。若无差错，则剥去首部，将应用数据连同发送端的插口地址一起传递给接收进程。在需要回答收到的报文时，就应将发送端的插口地址传递给进程

14.3.7 排队

在客户端，进程启动时从操作系统处请求得到(临时)端口号，并最终有一个入和一个出队列 
在服务器端，在它开始运行时就请求为它的熟知端口创建入队列和出队列 
若报文到达端口没有对应的出队列则通过ICMP发送端口不可达报文 

14.3.8 复用和分用

当主机运行TCP/IP协议族时，只有一个UDP，但可能会有多个进程想要使用DUP的服务，UDP可以进行复用和分用。

复用：在发送端，有多个进程需要发送用户数据报，但是只有一个UDP，需要复用。

分用：接收端也只有一个UDP，可能有多个进程需要接收用户数据报。需要分用。

14.3.9 UDP与简单协议的比较

UDP在分组的基础上增加了一个可选的校验和用于差错检测，但是并没有反馈给发送方。

14.4  UDP的应用

1. 无连接服务：DNS
2. 缺少差错控制：视频传输
3. RIP路由表定期更新

14.5 UDP软件包

包括一个控制块表、若干个输入队列、一个控制块模块、一个输入模块和一个输出模块。

14.5.1 控制模块表

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UDP有一个控制块表来记录打开的端口。表中的每一个项目最小有4个字段：状态（可以使FREE或IN-USE）、进程ID、端口号以及相应的丢列号。

14.5.2 输入队列

每个进程对应一个输入队列。

14.5.3 控制块模块

控制块模块负责管理控制块表。当系统启动时，它就从操作系统要一个端口号。进程将进城ID和端口号传递给控制块模块，以便在表中为该进程创建一个项目。这个模块不创建队列。

udp_control_block_module(ip,port){
 查找控制块表的free表项
  if(未找到)
    预定义策略删除表项
   创建状态为INUSE的新表项
   输入进程ID和端口号
   return
}

14.5.4 输入模块

输入模块从IP接收用户数据报。它查找控制块表，寻找具有具有和这个用户数据报同样端口号的项目。若这道这样的项目，模块就利用这项目中的信息将这个数据放入队列。若未找到这样的项目，它就产生ICMP报文。

14.5.5 输出模块

输出模块负责创建和发送用户数据报。

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上面是纯理论，下篇我们写个demo测试下、