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【网络篇】----- 传输层协议 之 UDP(协议格式,协议特性和编程影响三方面详细分析)_udp协议格式

udp协议格式


前言


1、UDP协议

UDP协议,又名数据报传输协议,是传输层协议之一!!!

在TCP/IP五层模型中,在传输层中,对数据的封装时,会对上层应用层的数据,封装对应传输层协议的报头!!!可铁子,你知道UDP报头中长啥损样不??
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这就为佬,你解密!!!

2、协议格式

2.1、协议格式模型

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2.2、字段分析

  • 16位源端端口和16位对端端口: 传输协议,即本身便是负责“两端”的数据传输,其实则交代何去何从罢了;

  • 16位报头长度: 描述报文长度(包含头部在内);

16位的报头长度,实则就已经限制了,UDP报文大小必须要小于64K
同时在套接字编程中,我们还接触一接口,sendto函数接口(UDP发送数据接口)

函数接口原型如下:

  1. ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
  2. const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

其中buf参数,为发送数据的数据长度,它的长度会有限制吗???
当然!UDP报文的被限制于64K以内,而其中固定数据包含8字节(16位源端端口,16位对端端口,16位报头长度以及16位的校验和),而剩余的64K-8,即为发送数据的最大长度


  • 16位校验和: 用于检验接受到的数据是否于发送的数据一致;

    • 之所以存在校验和,是因为,数据在传输给对端的时候,可能收到多方面因素的影响,例如网速,进而导致数据出现部分丢失,甚至数据到达对端的先后不同而产生错误
    • 因而对端在接受数据时,首先就会通过一定算法,比较报文头部字段中的校验和,判断当前按数据是否与发送数据保持一致;一致则接受,反之则直接丢弃

而其中,关于用校验和验证接受到数据与发送数据是否一致,大佬们则想出了算法!!
二进制反码求和算法,步骤如下:

  1. - 发送方将报文数据组织完毕,将校验和字段置为0;
  2. - 从第0个字段(包含头部),对每个字段进行取反,求和;
  3. - 再求和过程中,若数据大小超过16位,则截断,并于低16位进行求和;
  4. - 最终得到的32字节的校验和数据,填充UDP头部的校验和字段中;
  5. - 接受方接受到数据,同样对数据进行相同的操作!!!

关于这种算法,博主,也没具体尝试过,不过倒是想起了数据的原码与反码的相互转换,其中,有一种方法,便是,对同一数据的原码,反码进行相同的数求反码操作,均会得到对方;

3.协议特性

UDP协议,有三大特性,即无连接,不可靠与面向数据报传输

  • 无连接: 即收发数据双方,无需建立连接,便可接收发送数据

就比如咱们在一些聊天APP上,比如QQ,不一定需要对方在线才能发送数据,当然QQ的通信方式,以UDP为主,TCP-为辅;


  • 不可靠:不能保住数据有序,且安全的到达对端;

其原因也在于,UDP传输不存在丢包检测,重传机制以及无包序管理,上述提到的16校验和,实则仅仅只是验证数据的一致,而并没有做出任何使数据安全的措施;

UDP说:
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但是UDP,人家也是真的快啊!!!在无以上的操作,UDP的传输效率也得到了大大提升


  • 面向数据报: UDP的数据都是整条交付的,且数据有固定最大长度限制,必须小于64K;

4.编程影响

  • 由于数据可能无法安全对端,那就让收拾这烂摊子吧!!!;

程序猿,可在应用层进行对应操作:
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  • UDP面向数据报,有固定长度限制,64K(应用层数据小于64K-8)

但是要是数据大于64K呢?则需要分包处理!!(此处的分包,是在应用层方面对数据进行分包,与UDP数据的整条交付必定不冲突~~)

  • UDP要求数据整条传输交付

当接受方接受UDP数据时,会将其整条(带头部)置于接受缓冲区中!!

~~~ 带头部,这嘛呢??

不带头部,嘛取数据呢??!!对于UDP报文数据的解析,首先就先取出头部的16位报头长度,之后减去8字节固定数据,剩下的便是数据大小;(也正因为如此,UDP传输不存在数据的粘包问题!!!

同时需要注意的是,程序员接受recvfrom接受数据的缓冲区,一定要足够大!!!否则,可能应为无法存放下数据而导致,数据丢失!!!

总结

传输层,不还有个TCP吗,博主觉的两个板块,分别写一个博客,会方便观看点~
下期,TCP协议,仍会从以上方面,逐个分析,还有诸多面试题的详细分析!!!
不想错过,就给博主,一个小小的关注吧?

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