UDP协议UDP（User Datagram Protocol），用户数据报协议，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务

UDP协议概述

UDP（User Datagram Protocol），用户数据报协议，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP报文没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段等，可靠性较差。但是正因为UDP协议的控制选项较少，在数据传输过程中延迟小、数据传输效率高，适合对可靠性要求不高的应用程序。 UDP在IP报文中的位置如下图所示：

可以看到，UDP其实就是在IP报文中添加了端口信息，使数据到达主机后送达至相应端口的应用程序。下面是通过wireshark抓的一个UDP数据包：

UDP报头

UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，如下图所示：

可以看到头部十分简单，只有4个字段：

源端口号：表示发送方的端口，是可选的，如果发送者不要求对方回复的话，它可以被置为0；
目的端口号：接收方端口号；
数据报长度：是指包括报头和数据部分在内的总字节数。因为报头的长度是固定的，所以该域主要被用来计算可变长度的数据部分(又称为数据负载)。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说，包含报头在内的数据报的最大长度为 $2^{16}-1= 65535$ 字节。
校验和： UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。该校验和是可选的，默认是进行校验，但不是必须的，如果不想计算校验和，则置0即可，接收方发现是0就不会再进行校验。

UDP与TCP的主要不同

UDP与TCP的不同，通过对头部的对比就可以发现，UDP不建立连接，报头很短，UDP没有流量控制，没有状态信息，区别与TCP的流传输UDP面向报文传输，对此总结如下几点不同：

不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
没有流控，吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
没有状态信息，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链接状态表(这里面有许多参数)。
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给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

编写UDP程序时应当注意的问题：UDP数据报重组

与TCP的通信机制不同，UDP是基于事务的，应用程序要发送数据时，它仅是发送数据而已。很多使用UDP的应用程序发送的数据量很小，用一个数据段就够了。但是也有一些应用程序需要发送大量数据，因此需要用多个数据段。这时要注意以下两点：

将多个数据报发送到目的主机时，它们可能使用了不同的路径，到达顺序也可能跟发送时的顺序不同。与TCP不同，UDP不跟踪序列号。UDP不会对数据报重组，因此也不会将数据恢复到传输时的顺序。
因此，UDP仅仅是将接收到的数据按照先来后到的顺序转发到应用程序。如果数据的顺序对应用程序很重要，那么应用程序只能自己标志数据的正确顺序，并决定如何处理这些数据。

对UDP一次发送多少bytes好？问题的思考

在进行UDP编程的时候，我们最容易想到的问题就是，一次发送多少bytes好？当然，这个没有唯一答案。需求不同，环境不同，这里只是对其进行相关的思考。最主要的考虑就是尽可能避免IP层分片。

首先，我们知道TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，包括链路层、网络层、传输层、应用层。UDP属于传输层,下面我们由下至上一步一步来看: 以太网(Ethernet)数据帧的长度必须在46-1500字节之间,这是由以太网的物理特性决定的。这个1500字节被称为链路层的MTU(最大传输单元)。但这并不是指链路层的长度被限制在1500字节，其实这个MTU指的是链路层的数据区并不包括链路层的首部和尾部的18个字节。所以事实上这个1500字节就是网络层IP数据报的长度限制。因为IP数据报的首部为20字节，所以IP数据报的数据区长度最大为1480字节。而这个1480字节就是用来放TCP传来的TCP报文段或UDP传来的UDP数据报的。又因为UDP数据报的首部8字节，所以UDP数据报的数据区最大长度为1472字节。这个1472字节就是我们可以使用的字节数。

当我们发送的UDP数据大于1472的时候会怎样呢？这也就是说IP数据报大于1500字节，大于MTU。这个时候发送方IP层就需要分片(fragmentation)。把数据报分成若干片，使每一片都小于MTU。而接收方IP层则需要进行数据报的重组。这样就会多做许多事情，而更严重的是，由于UDP的特性，当某一片数据传送中丢失时，无法重组数据报，将导致丢弃整个UDP数据报。因此，在普通的局域网环境下，建议将UDP的数据控制在1472字节以下为好。

进行Internet编程时则不同，因为Internet上的路由器可能会将MTU设为不同的值。如果我们假定MTU为1500来发送数据的，而途经的某个网络的MTU值小于1500字节，那么系统将会使用一系列的机制来调整MTU值，使数据报能够顺利到达目的地，这样就会做许多不必要的操作。鉴于Internet上的标准MTU值为576字节，所以建议在进行Internet的UDP编程时，最好将UDP的数据长度控件在548字节( $576-8-20$ )以内。

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