认识 UDP 协议_udpalw

作者：我家小花儿 | 2024-02-15 11:57:35

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UDP是无连接、不可靠、面向数据报的协议。第一步，了解报文格式，毕竟是通信协议，我们需要了解双方交互的数据在网络中的存在形式；第二步，了解UDP为什么不可靠；第三步，了解什么是面向数据报。

长度：UDP首部 + UDP数据的总长度。接收方在向上交付之前，需要去除UDP首部，将剩余的UDP数据报交付给上层，因为UDP首部是固定长度的 8 个字节（64bit），所以要去除UDP首部并不是难事。

源端口号：当前报文是来自发送方的哪个应用程序。

目的端口号：当前报文要发给接收方主机的哪个应用程序。有了目的端口号，对方传输层在向上交付的时候就知道要交付给上层哪个应用程序。

答案是位段。位段是结构体的一种功能，能够准确分配位段成员所占内存大小。UDP协议规定端口号的长度是 16 bit，所以在定义端口号的时候，我们总是使用 uint16_t 来作为端口号的数据类型。


struct udp{
    uint16_t src_port: 16;
    uint16_t dst_port: 16;
    uint16_t len: 16;
    uint16_t check: 16;
}

主要原因是UDP没有确认机制。主机A给主机B发送消息，主机A并不知道自己的消息是否成功发送给对方，主机B即便是收到了数据，也不会回复一声“收到”；主机B如果因为网络故障没有收到数据，主机B不会返回任何错误信息。

这就造成了每次通信都是双方主机各发各的，消息我发了，收没收到，就事不关己高高挂起。

别人给我发的数据，要么全收，要么不收；不会拆分，不会合并。也就是说，主机A 给主机B 发送了一个总长度为100 字节的数据包，主机B就必须一次性地把这100个字节全部接收，不可以分10次循环调用接收，如果无法一次接收就会直接将这个UDP报文丢弃。

那么什么时候需要手动拼接呢？？UDP协议有个UDP长度是16位，也就是说，一个UDP能传输数据的最大长度是64K（包含首部长度），如果我们发送的数据超过64K，那么我们就要在发送的时候手动分包，接收的时候手动拼接。

在说明UDP缓冲区之前，先抛出两个问题。问题一：发送方应用层下发数据以后，数据交给了谁？问题二：接收方传输层收到数据以后，数据存放在哪？

应用层下发数据，本质上就是将数据临时存放在“缓冲区”，因为什么时候发、发多少字节，不是应用层决定的，而是传输层决定的。应用层只负责下发数据，决策工作交由传输层，这就实现了上层应用和网络传输的解耦。

实际上TCP有发送缓冲区，但是UDP没有发送缓冲区，应用层调用接口函数sendto发送UDP数据的时候，其实是直接将数据拷贝给内核，内核再将数据传给网络层协议进行后续的传输动作

TCP和UDP都有接收缓冲区，UDP会将从网络接收的数据存放在缓冲区里，上层调用recvfrom接口函数时再从缓冲区拷贝。UDP的接收缓冲区不能保证收到的顺序和发送的顺序一致，因为UDP没有确认机制，即便是接收方的缓冲区满了，后续到达的UDP数据报会被丢弃，也不会通知对方。

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