UDP的主要特点、首部格式及功能

UDP协议全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。

用户数据报协议UDP只在IP得到数据报服务至上增加了很少一点的功能,这就是复用和分用的功能以及差错检测的功能。

1.UDP的主要特点

(1) UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。

(2) UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。

(3) UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。



(4) UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。很多的实时应用（如IP电话、实时视频会议等）要去源主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太多的时延。UDP正好符合这种要求。

(5) UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

(6) UDP的首部开销小，只有8个字节，比TCP的20个字节的首部要短。

注意：

(1) 不使用拥塞控制功能的UDP有可能会引起网络产生严重的拥塞问题。

(2) 一些使用UDP的实时应用进程本身可以在不影响应用的实时性的前提下，增加一些提高可靠性的措施，如采用前向纠错或重传已丢失的报文。

2.UDP的首部格式

用户数据报UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段很简单，只有8个字节，由四个字段组成，每个字段的长度都是两个字节。各字段的意义如下：

(1) 源端口
源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可用全0。

(2) 目的端口
目的端口号。 这在终点交付报文时必须要使用到。

(3) 长度 UDP用户数据报的长度，其最小值是8（仅有首部）

(4) 检验和
检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。



一个UDP模块必须提供产生和验证检验和的功能，但是一个应用程序在使用UDP服务时，可以自由选择是否要求产生校检和。在计算校检和时，要在UDP用户数据报之前增加12字节的伪首部。校检和就是按照这个临时的UDP用户数据报来计算的。

UDP计算校检和的方法和计算IP数据报首部校检和的方法相似。但不同的是：IP数据报的校检和只校检IP数据报的首部，但UDP的校检和使把首部和数据部分一起都校检。

3.UDP的复用和分用

当运输层从IP层收到UDP数据报时，就根据首部中的目的端口，把UDP数据报通过相应的端口，上交到最后的终点——应用进程。下图是UDP基于端口分用的示意图。



基于端口的复用示意图与上图相似，只是数据报的传输方向相反。



如果接收方UDP发现收到的报文中的目的端口号不正确（即不存在对应于该端口号的应用进程），就丢弃该报文，并由网际控制报文协议ICMP发送“端口不可达”差错报文给发送方。

参考资料：

1.《计算机网络》