UDP基础知识及其检验和原理

什么是 UDP？

UDP是运输层协议，它只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，那就是复用和分用的功能以及差错检测的功能。然后UDP有几个特点：

1. UDP是无连接的: 即发送数据之前不需要建立连接（当然，发送数据结束时也没有连接可释放），所以它会减少开销和发送数据之前的时延。
2. UDP不保证可靠交付它是尽最大努力交付: 因此主机不需要维持复杂的连接状态表（这里面有许多参数）。
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。接收方的UDP对IP层交上来的UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程。UDP一次交付一个完整的报文。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。若报文太长，UDP把它交给IP层后，IP层在传送时可能要进行分片，这会降低IP层的效率。反之，若报文太短，UDP把它交给IP层后，会使IP数据报的首部的相对长度太大，这也降低了IP层的效率。
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）要求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大的时延。UDP正好适合这种要求。
5. UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信：
   • 在发送端，可能有多个进程要发送数据报，但只有一个UDP。多对一，因而需要复用。UDP接受来自不同的进程的报文，这些进程就通过指派给他们的端口号进行区分。在添加了首部之后，UDP就把数据报送往ip。
   • 在接收端也只有一个UDP。但我们可能有多个进程都接收UDP包，一对多的关系，因而需要分用。UDP接受来自ip的用户数据报后，经过差错检查并剥除首部后，UDP根据端口号把每一个报文交付到适当的进行。
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。

UDP 首部及检验和原理

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。

各字段意义如下：

• 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。
• 目的端口 目的端口号。这在终点交付报文时必须要使用到。
• 长度 UDP用户数据报的长度，其最小值是8（仅有首部）。
• 检验和 检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。

计算检验和

思路：计算检验和 -> 伪首部、首部、数据求和 -> 前两者反码运算 -> 0 为错误 1 为正确

• UDP用户数据报首部中检验和的计算方法有些特殊。在计算检验和时，要在UDP用户数据报之前增加12个字节的伪首部。

• 伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅仅是为了计算检验和。

• UDP计算检验和的方法和计算IP数据报首部检验和的方法相似。但不同的是：IP数据报的检验和只检验IP数据报的首部，但UDP的检验和是把首部和数据部分一起都检验。

过程如下：

• 在发送方，首先是先把全零放入检验和字段。再把伪首部以及UDP用户数据报看成是由许多16位的字串接起来。若UDP用户数据报的数据部分不是偶数个字节，则要填入一个全零字节（但此字节不发送）。然后按二进制反码计算出这些16位字的和。将此和的二进制反码写入检验和字段后，就发送这样的UDP用户数据报。

• 在接收方，把收到的UDP用户数据报连同伪首部（以及可能的填充全零字节）一起，按二进制反码求这些16位字的和。当无差错时其结果应为全1。否则就表明有差错出现，接收方就应丢弃这个UDP用户数据报（也可以上交给应用层，但附上出现了差错的警告）。