【计算机网络】UDP协议概述_udp协议数据包

概念

UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）：面向无连接的协议，不保证可靠性，但是具有较低的延迟和更快的传输速度，常用于实时音视频传输、广播和多播等场景。

UDP协议的特性

基于数据报文：UDP把应用层提交给它的数据报文，添加上UDP首部后传输，每个UDP数据报的大小不能超过64KB（含首部）。

无连接：UDP协议在传输数据时不需要建立连接，收发双方都不需要了解对方的情况，只需要按照协议格式互相传输数据即可。

不可靠性：UDP协议没有拥塞控制，没有重传机制和序列编号，一旦发出数据就不知道数据是否能到达对方，无法确认对方是否收到数据。

快速：因为UDP没有确认机制，不需要等待对方的回应就可以发送下一个数据报，所以UDP传输速度比TCP快。

轻量级：UDP协议的头部非常简单，只有8个字节，相较于TCP协议，UDP协议的数据头较小，需要的传输数据大小更小。

支持多播和广播：UDP协议支持一对多的数据传输方式，可以将数据报发送给指定的多个主机，从而减少网络负载。

以上特性下文将详细阐述。

UDP协议是计算机网络哪一层的协议？

UDP协议是计算机网络中传输层的协议。传输层的主要功能是在网络中的两个应用程序之间提供端到端的通信服务，包括数据传输的可靠性和流量控制等，以确保应用程序之间的数据传输是稳定和有效的。

UDP协议是如何传输数据的？

UDP协议是一个无连接的协议，它不保证可靠性但具有更高的传输速度和更低的网络延迟。UDP协议的数据包（也称数据报）可以直接通过网络中的路由器、交换机等设备进行传播。

UDP协议和TCP协议的不同点、相同点、优劣和使用场景

UDP协议和TCP协议都属于传输层协议，都用于在网络中传输数据，但它们有不同的特点和优势。

相同点：

• 都是用于传输数据的协议
• 都可以在同一网络中的不同主机之间传输数据
• 都是可靠的协议，可以保证数据传输的正确性

不同点：

• TCP是面向连接的协议，UDP是无连接的协议。TCP传输数据之前需要建立连接并进行三次握手，而UDP只需向对方发送数据即可。
• TCP提供流控制和拥塞控制，确保数据在传输过程中不会丢失，而UDP不提供这些功能。
• TCP传输速度比UDP慢，因为TCP需要在传输之前和之后进行确认。UDP相对来说传输速度更快，因为它没有确认的过程。
• TCP的头部开销比UDP大，因为TCP提供了更多的功能和控制，而UDP的头部较小。

UDP协议适用于以下场景：

• 实时性较强的应用，例如语音、视频等流媒体应用。
• 传输数据量较小但传输速度要求高的场景，例如DNS查询。
• 传输过程中对数据丢失的容忍度较高的应用。
• 实时游戏应用：实时游戏对实时性的要求较高，而且传输的数据量较小，因此通常使用UDP协议。
• 语音、视频通话：语音、视频通话需要实时传输数据，UDP协议可以较快地传输数据，但对于传输过程中丢失的数据需要由接收方负责进行处理。
• DNS查询：DNS查询通常使用UDP协议，因为数据量小，且由于DNS查询需要在较短的时间内完成，因此使用UDP协议可以降低延迟。

TCP协议适用于以下场景：

• 需要可靠传输数据的应用场景，例如文件传输、电子邮件等。
• 数据传输过程中需要流量控制和拥塞控制的场景。
• 安全性要求较高的应用，例如HTTPS等。
• Web访问：Web浏览器使用HTTP协议与服务器进行通信，HTTP协议基于TCP协议之上，因此Web浏览器使用TCP协议与Web服务器建立连接并传输数据。
• 文件传输：FTP协议和SFTP协议都是基于TCP协议之上的应用层协议，用于传输文件。
• 电子邮件：SMTP协议和POP3协议都是基于TCP协议之上的应用层协议，用于发送和接收电子邮件。

UDP协议之组播和广播

UDP协议支持的另一个重要特性是组播（Multicast）和广播（Broadcast）。在UDP中，广播和组播都是用于将数据同时传输给多个接收方的方式。

广播（Broadcast）是指将数据一次性发送给网络中的所有主机，然后所有的主机都会收到这个数据包。广播地址通常是网络中的一个特定地址，例如255.255.255.255是IPv4网络中的广播地址。通常情况下，广播只用于特定的场景，例如DHCP服务器在向客户端分配IP地址时使用广播。

组播（Multicast）是指将数据只发送给特定的一组主机，相比广播，它能够更加优雅地在网络上进行数据分发。组播通常需要进行满足一些条件的专门设置，以便于网络设备能够正确地对组播数据进行管理和转发。组播地址通常是在一个特定的IP地址范围内，例如224.0.0.0到239.255.255.255之间的地址都是用于组播。组播通常用于实时视频和音频流等多媒体数据的传输，可以降低网络传输的负载，提高传输效率。

具体使用Java实现组播、广播的案例，可以查看博主的这篇文章——【快速入门-简单实现】使用Java实现的单播、组播和广播