【在Linux世界中追寻伟大的One Piece】传输层协议UDP
枫叶丹4 2024-08-30 10:07:02 阅读 59
目录
1 -> 传输层
2 -> 端口号
2.1 -> 端口号范围划分
2.2 -> 知名端口号
3 -> UDP协议
3.1 -> UDP协议端格式
3.2 -> UDP的特点
3.2.1 -> 面向数据报
3.3 -> UDP的缓冲区
3.4 -> UDP使用注意事项
3.5 -> 基于UDP的应用层协议
1 -> 传输层
传输层是计算机网络OSI模型中的第四层,它负责在网络中的两个节点之间提供端到端的数据传输服务。传输层的主要任务包括分段与重组、端口标识、连接控制(面向连接的TCP和无连接的UDP)、流量控制和差错检测与处理等,以确保数据的可靠、有序和高效传输。
简单来说,就是负责数据能够从发送端传输接收端。
2 -> 端口号
端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序。
在TCP/IP协议中,用"源 IP","源端口号","目的 IP","目的端口号","协议号"这样一个五元组来标识一个通信(可以通过netstat -n查看)。
2.1 -> 端口号范围划分
0 - 1023:知名端口号,HTTP,FTP,SSH等这些广为使用的应用层协议,他们的端口号都是固定的。1024 - 65535:操作系统动态分配的端口号。客户端程序的端口号,就是由操作系统从这个范围分配的。
2.2 -> 知名端口号
有些服务器是非常常用的,为了使用方便,人们约定一些常用的服务器,都是用以下这些固定的端口号:
ssh服务器,使用22端口。ftp服务器,使用21端口。telnet服务器,使用23端口。http服务器,使用80端口。https服务器,使用443端口。
执行下面的命令, 可以看到知名端口号。
cat /etc/services
我们自己写一个程序使用端口号时,要避开这些知名端口号。
3 -> UDP协议
UDP(用户数据报协议)是一种无连接的传输层协议,它提供了一种简单的面向报文的数据传输服务。
UDP不保证数据包的可靠交付、顺序或数据完整性,它不进行拥塞控制,也不需要在传输数据前建立连接。
UDP的头部开销较小,只有8字节,包括源端口、目的端口、长度和校验和字段。
由于其简单性,UDP适用于对实时性要求高的应用,如在线游戏、语音视频通信和某些类型的网络广播。
3.1 -> UDP协议端格式
16位UDP长度,表示整个数据报(UDP首部+UDP数据)的最大长度。如果校验出错,就会直接丢弃。
3.2 -> UDP的特点
UDP传输的过程类似于寄信。
无连接:知道对端的IP和端口号就直接进行传输,不需要建立连接。不可靠:没有确认机制,没有重传机制;如果因为网络故障该段无法发到对方,UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息。面向数据报:不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。简单高效:UDP头部开销小,只有8字节,适合快速传输数据,尤其是对实时性要求高的应用。支持广播和多播:UDP可以实现单播、广播和多播通信,适合发送数据到多个目的地。无流量控制:UDP不提供流量控制功能,可能在网络拥塞时导致数据包丢失或传输延迟增加。适用场景:UDP适用于实时音视频通话、在线游戏、DNS查询等对实时性要求较高的应用。
3.2.1 -> 面向数据报
应用层交给UDP多长的报文,UDP原样发送,既不会拆分,也不会合并。
用UDP传输100个字节的数据:
如果发送端调用一次sendto,发送100个字节,那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom,接收100个字节;而不能循环调用10次recvfrom。每次接收10个字节。
3.3 -> UDP的缓冲区
UDP没有真正意义上的发送缓冲区。调用sendto会直接交给内核,由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输动作。UDP具有接收缓冲区。但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致;如果缓冲区满了,再到达的UDP数据就会被丢弃。
UDP的socket既能读,也能写,这个概念叫做全双工。
3.4 -> UDP使用注意事项
我们注意到,UDP协议首部中有一个16位的最大长度。也就是说一个UDP能传输的数据最大长度是64K(包含UDP首部)。
然而64K在当今的互联网环境下,是一个非常小的数字。
如果我们需要传输的数据超过64K,就需要在应用层手动的分包,多次发送,并在接收端手动拼装。
3.5 -> 基于UDP的应用层协议
NFS(Network File System):网络文件系统。TFTP(Trivial File Transfer Protocol):简单文件传输协议。DHCP:动态主机配置协议。BOOTP:启动协议(用于无盘设备启动)。DNS(Domain Name System):域名解析协议。SNMP(Simple Network Management Protocol):用于网络设备和应用程序的管理,可以使用UDP作为传输层协议。RIP(Routing Information Protocol):一种路由协议,基于距离矢量算法,使用UDP进行信息交换。QUIC(Quick UDP Internet Connection):由谷歌开发的传输层协议,基于UDP,旨在减少连接延迟,提供安全和可靠的连接。UDT(UDP-based Data Transfer Protocol):一种面向连接的双向应用层协议,建立在UDP之上,支持高速数据传输和可靠性控制。
当然,也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议。
感谢各位大佬支持!!!
互三啦!!!
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