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传输层协议之UDP

article 2024/12/24 11:26:59

首先，我们大概对传输层协议是有一定的了解的，而对于传输层协议UDP和TCP，显然后者更难学懂，所以我们先通过UDP来暂时先浅尝一口传输层，下面我们先补充下端口的内容再深入UDP.

一.Port详细

端口号标识了一个主机进行通信的不同应用程序

一台主机的端口从0~65535：

0-1023：是知名端口号，例如HTTP是默认为80端口，HTTPS是默认为443端口，FTP是默认为21，SSH默认为22号端口

1024~65535：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

对于知名端口，如果是我们自己写的相关程序是要避开这些端口的，可以绑定OS动态分配的端口

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，知道这个对于我们后续UDP学习非常重要

下面我们来解决一些特别有意思的问题：

一个进程是否可以 bind 多个端口号?
显然，一个进程是可以绑定多个端口的，我们知道一个进程可以打开多个文件描述符，而一个描述符对应一个端口，也就是说一个进程就可以绑定多个端口。

一个端口号是否可以被多个进程 bind？

一般来说一个端口号只能被一个进程绑定，但是在特俗情况下一个端口是可以被多个进程绑定的，例如：父进程绑定一个端口号，而子进程是也可以绑定该端口号。

二.UDP协议

下面我们来看看UDP报文格式：

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, 就会直接丢弃，至于检验和是如何检验的，大家可以自行去了解下，这个不太重要

下面我们再来看看UDP的特点：

无连接: 知道对端的 IP 和端口号就直接进行传输, 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 协议层也不会给应用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

UDP传输方式：

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, 每次接收 10 个字节;
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, 这个概念叫做全双工

补充知识：

由于UDP的长度限制到64K（包含首部），所以如果文件大小超过64K，就需要我们手动分包和拼装了