UDP 协议的那点事儿

最近在回顾计算机网络的知识，以前上课没有认真学，只记得几个高大上的术语，所以趁着这次回顾，把学到的知识用博客的形式记录下来，一来加深自己的印象，二来希望让你对这些基础知识有一个更深入的了解。当然，我会尽量把 udp 协议讲清楚，讲明白，让你“不虚此行”。

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udp（ user datagram protocol ）协议，翻译过来就是用户数据报协议 ，跟 tcp 协议一样，都是位于 osi 模型的传输层。不过比起 tcp 协议，udp 协议就显得简单多了，因为它没有「流量控制」、「拥塞控制」等复杂的处理机制。它甚至没有重传机制，也就是说，如果你的数据包半路走丢了，那就是真找不回来了，所以说 udp 协议是不可靠的。当然了，这个重传机制是针对传输层而言的，你完全可以在应用层写一个协议来进行丢包处理，比如说像 tcp 一样，增加 ack 和序列号机制。

那你可能会疑惑了，为什么放着可靠的 tcp 协议不用，而选择 udp 协议？

udp 报文段结构

这当然要根据应用的需求来，不过在说这个话题之前，我们先来详细了解一下 udp 协议。

说实话，udp 的报文段结构比 tcp 报文段简洁多了（见下图），毕竟 udp 协议就没有什么多余的机制。

言归正传，报文段里的「源端口号」和「目的端口号」是为了告诉传输层，我这个报文是从哪儿（哪个进程）来的，要到哪儿（哪个进程）去。但要注意一点：一个 udp 套接字是由一个二元组标识的，这个二元组指的是目的 ip 地址和目的端口号，也就是说，服务器上对应的进程，不在乎你是从哪个客户端来的，我都放进一个套接字处理，处理完了再根据源端口号和源 ip 地址，把应答信息发送给客户端。相较而言，tcp 套接字需要一个四元组来标识：源 ip 地址，源端口号，目的 ip 地址和目的端口号。这一点在讲 tcp 协议的时候还会细讲，所以这里就不赘述了。

ps：你可能会问，这报文段里怎么没有 ip 地址啊？这是因为ip 地址保存在网络层的 ip 协议段里，传输层的报文段里当然就没有了。

无连接

每次提到 tcp 协议，我们最先想到的就是三次握手和四次挥手，对 udp 协议来说，这都是没有的事儿~ 使用 udp 协议的时候，如果客户端要发送报文段给服务端，不用握手，直接就发出去了，也正因为这样，udp 协议被称为是无连接的。

很容易想到，不需要握手这一过程的话，就没有因为建立连接而造成的时延，一个字，快！这也是 dns（域名系统）运行在 udp 协议之上的很大一部分原因。

但是 udp 协议不可靠啊，传输过程中丢包了怎么办？最简单的做法就是——忽略它！（否则就得像文章开头说的那样，在应用层实现重传机制）就拿 dns 来说吧，如果数据包丢失，客户端重发就是了（有超时机制），而且在正常情况下，丢包的概率很低。但如果使用 tcp 协议的话，因为要建立连接，域名查询就会慢很多，除此之外，使用 udp 协议的网络开销更小——udp 报文段有 8 个字节的首部开销，而 tcp 协议有 20 字节的开销（看前面的关于报文段的两张图）。 网络开销小，意味着 dns 服务器能接受更多客户端的请求。

还有一个方面，tcp 协议有拥塞控制机制，它会在网络拥塞时遏制 tcp 发送方，以至于延迟报文段的传送，所以对于一些要求传输延迟小，且能够容忍一些数据丢失的实时程序来说，udp 协议可能是一个更好的选择。路由选择协议（rip）、 网络管理协议（snmp） 也都选择了 udp 来作为底层的传输协议。

最后，这是一张客户端与服务端利用 udp 协议通信的流程图：

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udp 协议要讲的内容不多，下次要讲的 tcp 协议，就比较烧脑了，做好准备吧！