【Linux】传输层协议UDP

一、传输层

负责数据能够从发送端传输到接收端。

二、再谈端口号

端口号（Port）标识了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”这样一个五元组来标识一个通信。

2.1 端口号范围划分

• 0-1023：知名端口号，HTTP、FTP、SSH等这些广为使用的应用层协议，它们的端口号都是固定的。
• 1024-65535：操作系统动态分配的端口号。客户端程序的端口号，就是由操作系统从这个范围分配的。

2.2 认识知名端口号（Well-Know Port Number）

有些服务器是非常常用的，为了使用方便，人们约定一些常用的服务器，都是用以下这些固定的端口号：

• ssh服务器，使用22端口
• ftp服务器，使用21端口
• telnet服务器，使用23端口
• http服务器，使用80端口
• https服务器，使用443端口

执行下面的命令，可以看到知名端口号：

我们自己写一个程序使用端口号时，要避开这些知名端口号。

三、UDP协议

3.1 UDP协议端格式

• 16位UDP长度，表示整个数据报（UDP首部 + UDP数据）的最大长度。
• 如果校验和出错，则会直接丢弃。

3.2 UDP的特点

UDP的传输过程类似于寄信。

• 无连接：知道对端的IP和端口号就直接传输，不需要建立连接。
• 不可靠：没有确认机制，没有重传机制；如果因为网络故障该段无法发到对方，UDP协议层也不会给用户层返回任何错误信息。
• 面向数据报：不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。

3.3 面向缓冲区

应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并。

用UDP传输100个字节的数据：

• 如果发送端调用一次sendto，发送100个字节，那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom，接收100个字节，而不能循环调用10次recvfrom，每次读取10个字节。

3.4 UDP的缓冲区

• UDP没有真正意义上的发送缓冲区，调用sendto会直接发送给内核，由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输操作。
• UDP具有接收缓冲区，但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致；如果缓冲区满了，再到达的UDP报会被丢弃。

3.5 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能够传输的数据的最大长度是64K（包含UDP首部）。

然而64K在当今互联网环境下，是一个非常小的数字。

如果我们需要传输的数据超过了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。

3.6 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（用于无盘设备启动）
• DNS：域名解析协议

当然，也包括我们自己写UDP程序时自定义的应用层协议。