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传输层

传输层：负责数据能够从发送端传输接收端，通过端口号来表示数据应该发送到哪一个进程。

端口号：端口号是网络通信中用于标识特定进程的数字标识符。它们在传输层协议（如TCP和UDP）中起着关键作用，帮助数据包找到正确的接收进程。

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(可以通过netstat -n查看)。

一些常见的服务器端口号包括：

• SSH服务器：22端口

• FTP服务器：21端口

• HTTP服务器：80端口

• HTTPS服务器：443端口

所以我们可以知道一个进程可以绑定多个端口号，因为进程可以接受多个来自不同进程发送的数据，但是一个端口只能绑定一个进程，否则端口不知道将数据发送给哪一个进程。

UDP 协议

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种简单的、无连接的传输层协议，用于在网络中传输数据。与 TCP 不同，UDP 不提供可靠性、顺序性和流量控制，但它具有低延迟和高效的特点，适合对实时性要求较高的应用。

这里的不可靠性并不代表UDP的实际应用会比TCP差，而是一种特性，正因为不可靠的无连接，造就了UDP协议不需要确认应答，也就能够更高效的传输数据。

UDP 的工作原理

UDP 是一种无连接协议，客户端和服务器之间不需要建立连接即可发送数据。它的核心功能是快速传输数据包，所以UDP是面向数据报的。

UDP协议端格式

16位UDP⻓度, 表⽰整个数据报(UDP⾸部+UDP数据)的最⼤⻓度。

如果校验和出错, 就会直接丢弃。

UDP的特性

无连接：不需要建立连接，可以直接发送数据。

不可靠性：由于没有确认应答机制，所以不保证数据包的到达和顺序以及完整性

低延迟：由于是无连接和无需确认的，所以传输延迟极低。

高效性：报头头部开销小，适合传输小数据包

⾯向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。

面向数据报：应用层交给UDP多长的报文，UDP不会拆分与合并，而是一次性将报文发出。也就是说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, 每次接收10个字节。

UDP的缓冲区

与TCP不同，UDP没有发送缓冲区，只有接收缓冲区，调⽤sendto会直接交给内核, 由内核将数据传给⽹络层协议进⾏后续的传输动作。

每个UDP socket都有一个接收缓冲区，用于缓存从网络上接收到的数据报。如果接收缓冲区满了，新到的数据报将被丢弃。由于UDP没有流量控制机制，快速发送的数据报可能会淹没慢速接收方，导致数据报丢失。

UDP数据包的最大长度为65507字节，这是因为UDP报头占8字节，IP报头占20字节，而UDP报文的最大长度为65535字节。然而，为了减少丢包风险，建议将UDP数据包的大小控制在MTU（最大传输单元）以下。如果我们需要传输的数据超过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。

UDP 的应用场景

• 实时应用：如 VoIP（语音通话）、视频会议、在线游戏。
• 广播和多播：如网络广播、流媒体分发。
• 简单查询：如 DNS 查询、DHCP 请求。
• 轻量级协议：如 SNMP（简单网络管理协议）、TFTP（简单文件传输协议）。