学习笔记：UDP用户数据报协议(1)

学习笔记：UDP用户数据报协议(1)

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议：进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。这与面向流字符的协议不同，如TCP，应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。RFC768是UDP的正式规范

1、UDP报文封装

UDP首部报文格式如下

端口号表示发送进程和接收进程，UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为8字节(发送一份0字节的UDP数据报是OK的)。这个UDP长度是有冗余的。IP数据报长度指的是数据报全长，因此UDP数据报长度是全长减去IP首部的长度。

特点：不可靠、易分片

UDP不提供可靠性：它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。

分片：应用程序必须关心IP数据报的长度。如果它超过网络的MTU，那么就要对IP数据报进行分片。如果需要，源端到目的端之间的每个网络都要进行分片，并不只是发送端主机连接第一个网络才这样做。

2、IP分片

物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据(选路)，并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。把一份IP数据报分片以后，只有到达目的地才进行重新组装。

IP首部中部分字段用于报文分片组装，具体参见tcp/ip协议学习笔记(3)Internet Protocol(IP)

对于发送端发送的每份IP数据报来说，其标识字段都包含一个唯一值。该值在数据报分片时被复制到每个片中。标志字段用其中一个比特来表示“更多的片”。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1，下面简单抓一个分片ping包看一下

第一片

第二片

在分片时，除最后一片外，其他每一片中的数据部分(除IP首部外的其余部分)必须是8字节的整数倍。

标志字段中有一个比特称作“不分片”位。如果将这一比特置1，IP将不对数据报进行分片。相反把数据报丢弃并发送一个ICMP差错报文给起始端

尽管IP分片过程看起来是透明的，但有一点让人不想使用它：即使只丢失一片数据也要重传整个数据报。为什么会发生这种情况呢?因为I P层本身没有超时重传的机制——由更高层来负责超时和重传(T C P有超时和重传机制，但U D P没有)

IP数据报:是指IP层端到端的传输单元(在分片之前和重新组装之后)

分组是指在IP层和链路层之间传送的数据单元。一个分组可以是一个完整的IP数据报，也可以是IP数据报的一个分片。

3、UDP数据报最大长度

理论上，IP数据报的最大长度是65535字节，这是由IP首部16比特总长度字段所限制的。去除20字节的IP首部和8个字节的UDP首部， UDP数据报中用户数据的最长长度为65507字节。但是，大多数实现所提供的长度比这个最大值小。其中两个限制因素：

第一，应用程序可能会受到其程序接口的限制。socket API提供了一个可供应用程序调用的函数，以设置接收和发送缓存的长度。对于UDP socket，这个长度与应用程序可以读写的最大U D P数据报的长度直接相关。现在的大部分系统都默认提供了可读写大于8192字节的UDP数据报

第二个限制来自于TCP/IP的内核实现。可能存在一些实现特性(或差错)，使IP数据报长度小于65535字节

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