网络编程篇:UDP协议

一 UDP协议格式

• 16位源端口号：表示数据从哪里来。
• 16位目的端口号：表示数据要到哪里去。
• 16位UDP长度：表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的长度。
• 16位UDP检验和：如果UDP报文的检验和出错，就会直接将报文丢弃。

16位UDP检验和是什么？

 UDP 协议的 16 位检验和确实是用于检验整个 UDP 报文的完整性。因为数据包经过层层封装，实际在传递时，是通过光缆光电信号传递，在数据传递过程中，可能会发生比特翻转，也就是二进制比特位颠倒，0->1和1->0。在传递过程中，如果遇到磁场波动或一些其他特殊情况会把高电平变为低电平，低电平变为高电平。但是收端是不知道会发生这些事情，为了防止于是双方就约定好了此字段。对传递的数据做校验，校验结果也分级别，第一级别是判断是否出错了，第二级别是能够识别出错了并且识别出哪里出错了。

实现第一级别的代价小，第二级别代价太大。本质都是通过引入冗余信息判断。UDP是实现的第一级别，使用CRC的方式完成，将数据经过计算，(设定一个两个字节变量，把所有数据的每个字节取出来往这个变量上累加，如果结果溢出，溢出部分舍弃。)计算完之后把这个值写入到协议中，收端收到后重复工作，用计算出来的结果和传来的做对比，如果一致，就说明没发生比特翻转。

UDP如何将报头与有效载荷进行分离？

 UDP的报头当中只包含四个字段，每个字段的长度都是16位，总共8字节。因此UDP采用的实际上是一种定长报头，UDP在读取报文时读取完前8个字节后剩下的就都是有效载荷了。

UDP如何决定将有效载荷交付给上层的哪一个协议？ 

UDP上层也有很多应用层协议，因此UDP必须想办法将有效载荷交给对应的上层协议，也就是交给应用层对应的进程。

应用层的每一个网络进程都会绑定一个端口号，服务端进程必须显示绑定一个端口号，客户端进程则是由系统动态绑定的一个端口号。UDP就是通过报头当中的目的端口号来找到对应的应用层进程的。

1.1 面向数据报

应用层交给UDP多长的报文，UDP就原样发送，既不会拆分也不会合并，这就叫做面向数据报。

比如用UDP传输100个字节的数据：

如果发送端调用一次sendto，发送100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。

1.2 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。
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数据就会被丢弃。
UDP的socket既能读，也能写，因此UDP是全双工的。

1.3 UDP使用注意事项

需要注意的是，UDP协议报头当中的UDP最大长度是16位的，因此一个UDP报文的最大长度是64K（包含UDP报头的大小）。然而64K在当今的互联网环境下，是一个非常小的数字。如果需要传输的数据超过64K，就需要在应用层进行手动分包，多次发送，并在接收端进行手动拼装。  UDP的优势就是快，因为不需要连接，所以如果主机都在同一个局域网内通信，使用UDP是一个不错的选择。