【网络原理】Udp报文结构，保姆级详解，建议收藏
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一、UDP报文格式
可以看出UDP报文主要由报头和正文两部分构成，报头存储了此次报文的一些重要信息，而正文才是真正需要传输的内容。本篇文章就主要来介绍一下UDP报头的组成与作用了。
二、UDP报头的结构与作用
我们可以看到报头又被分为了源端口、目的端口、长度、校验和四个部分，每个部分各占 16 个比特也就是 2 个字节，故UDP报头的总长度就为固定的 8 个字节。
注意：
UDP报头的各字段的长度与作用是规定好的，我们作为普通程序员是没有权限修改的，换句话说，我们就算单方面修改了协议，由于其他人遵守的是官方协议，将会导致我们写的报文无法被其它人正确解读。因此，为了能正常地传输与解读数据，这里的这些协议细节我们一定要严格遵守
接下来我们就来深入解读一下这几个字段的作用与注意事项吧：
（1）源端口与目的端口
在网络通讯中，涉及到四个关键信息：
源IP、目的IP
源端口、目的端口
类比于寄快递时，一个快递单上也至少需要四个关键信息：
发件人地址、收件人地址
发件人电话、收件人电话
简单来说，这几个参数就像是网络通信中的“快递单”，起到了一个定位的作用，在庞大的互联网中确定了此次通信中的起始地与目的地
在同一时刻，一个主机中的某一端口号只会映射一个进程，因此就可以通过端口号定位到对应的服务端/客户端的进程了。
值得注意的是一个端口号的长度为16比特（bit），也就是2个字节（byte），因此报头中的 源端口 与 目的端口 直接记录对应的端口号即可，不需要做过多的处理
（2）报文长度
报文长度=报头长度+载荷（正文）长度
它就是用来记录此次报文的总长度，让程序根据长度来对报文进行划分，进而能够正确地进行解读。
不过，值得注意的是，这里存储报文长度的空间只有2个字节，什么概念呢？就是代表整个报文的长度最多也只有64KB
这主要还是历史遗留性问题。UDP协议是在30多年前提出的，在当时，64KB已经是一个非常大的数据量了。不过那时候的开发者肯定想象不到在短短30年后的今天，随便拍张照片都是MB级别的了，64KB就完全不够看得了。
但如果我们就是要传输一个很大的数据该怎么办呢？
有两种方案：
<1>方案一
将一个大的数据包拆分成多个小的，再分别进行传输，接收方再通过组包最终获取到数据
但这个方案实施起来将会非常复杂。首先，数据的拆分与组合本身就十分复杂，再加上网络传输过程中充满了不确定性，数据包到达的先后顺序，甚至数据包是否能到达（丢包问题）都是无法确定的，这会导致接收方的组包操作将会变的异常复杂，就算真的可以处理，消耗的时间也是非常长的，这对于“时间就是金钱”的网络传输是十分致命的。
因此，我们一般不会采用这个方案
<2>方案二
选用别的适合传输大数据量的协议，比如大名鼎鼎的TCP协议
TCP协议对于长度没有任何限制，并且还带有可靠传输等机制，保障了传输的稳定性，通信质量也比较高。
小结
UDP报文的可传输的最大数据量比较小，实在要传输大量的数据时还是采用TCP协议比较合适
（3）校验和
因为网络传输主要是通过 电信号/光信号/电磁波 来传播的，而这些信号很容易会受到外界环境的干扰，导致传输的数据发生改变，使最终结果出现错误。
举个例子：我要去超市买苹果、土豆、鸡蛋、番茄 4 样物品，这时，就用 4 来当做“校验和”，购物结束后，数一下实际购物数，与校验和进行比较，若相等，则任务此次购物时正确的，否则则认为此次购物出现错误
不过这里主要就是为了让大家知道什么是校验和。事实上这种算法比较草率，没法确定购买物品的准确性当我购买的其它物品种类为 4 时，仍然会认为这次购买是正确的。为了更准确的判断，就需要更加严谨的 检查策略和算法
下图就为UDP数据校验的检查过程：
上述这种校验方法被称之为CRC检验方法。通过对前后两次数据分别计算校验和，接着通过比较校验和来判断两次数据是否一致，如果不相同，则会直接对数据进行丢弃。
由于这种机制，发送方无法得知接收方是否成功接收数据，也就无法进行数据重发等补救机制，这会导致接收方可能会出现数据丢失，数据接收不完整，从而导致最终数据解析出现问题。因此，我们一般认为 UDP 是一种不可靠传输
- 有人可能会问，记录校验和的空间只有 2 个字节，万一校验和太长了怎么办？
- 事实上不必担心这一问题，就算校验和过大，发生溢出，也不会影响“相等性判断”，我们只需要判断两次校验和是否相等即可，相等的值溢出后仍会保持相等，因此这并不会影响我们的判断。我们也并不关注校验和的具体指是多少。
那么，在计算校验和的过程中，是否可能会出现两个不同的数据，生成的校验和相同呢？
这的确可能发生，不过概率是非常低的。不过对于CRC算法来说，这个概率相对还比较高
除了CRC算法，还可能会用到其它一些算法来计算校验和，比如两个经典算法 MD5 与 SHA1
<1>MD5
MD5算法， 本质上可以理解为 字符串Hash算法
背后的实现过程是一个 “数学过程” ， 可以理解为 套公式
不过具体的计算细节就不是我们需要关注的了，我们更需要关心它的特点：
1、定长: 无论输入的字符串 长度是多少 ， 得到的 MD5 都是固定长度 的
2、分散性: 对于不同的字符串， 即使字符串中只改变了一点点， 得到的 MD5 差异都是很大的
我们知道，数据越分散，越有利于建哈希表，越不容易发生哈希冲突。因此，MD5 算法适合用来做哈希算法
3、不可逆性: 根据输入内容计算 MD5值 是非常容易的，但已知 MD5 值想还原出原始内容就几乎无法实现了
因此MD5 算法适合做加密算法
<2>SHA1
SHA1算法与MD5是十分类似的，也具有以上三个特点，博主这里就不做过多赘述了
总结
UDP报头结构
- 源端口（Source Port）：16位，标识发送方的应用程序端口号。
- 目的端口（Destination Port）：16位，标识接收方的应用程序端口号。
- 长度（Length）：16位，表示整个UDP数据报的长度，包括头部和数据部分。
- 校验和（Checksum）：16位，用于检测数据报在传输过程中是否发生了损坏。此字段在某些情况下（如IPv4中）可能是可选的。
UDP报文的使用场景
- 实时多媒体传输：由于UDP无需建立连接，发送速度快，适用于语音、视频等实时传输。
- 广播或多播通信：UDP支持向多个接收者同时发送数据，适用于广播或多播应用。
- 简单服务查询：如DNS查询等，要求快速响应，但对数据准确性要求不高。
- 游戏：在线游戏中，为了保证玩家体验，通常使用UDP进行实时数据传输。
那么本篇文章就到此为止了，如果觉得这篇文章对你有帮助的话，可以点一下关注和点赞来支持作者哦。如果有什么讲的不对的地方欢迎在评论区指出，希望能够和你们一起进步✊
