UDP协议:报文结构和注意事项

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在网络编程中，UDP（用户数据报协议）以其轻量级和高效性而著称。这篇博客我们就来探讨UDP的报文结构，以及在使用UDP时需要注意的一些关键事项。

UDP代码实战:UDP 实现的 Echo Server 和 Echo Client 回显程序-CSDN博客

UPD的基本特性

UPD报文结构及特性扩展

UDP%E6%97%B6%E7%9A%84%E6%B3%A8%E6%84%8F%E4%BA%8B%E9%A1%B9-toc" style="margin-left:40px;">使用UDP时的注意事项

UPD的基本特性

无连接:

UDP是无连接的协议，知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接。

不可靠传输:

UDP没有确认机制和重传机制。如果数据因为网络故障无法到达对方，UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息。

面向数据报:

应用层交给UDP的数据报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并。发送端和接收端必须匹配数据报的大小。

拥塞控制的缺失：

与TCP不同，UDP不进行拥塞控制。这意味着UDP不会根据网络的拥塞情况调整其传输速率，这可能导致在网络拥塞时数据包的大量丢失，但也使得UDP在某些情况下能够更快速地发送数据。

UPD报文结构及特性扩展

UDP的报文结构相对简单，主要包括以下几个部分：

报文长度（Length）
- 类型：16位
- 描述：表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的最大长度。如果超过网络的最大传输单元（MTU），UDP数据报需要进行分片。接收端必须能够正确地重组这些分片，这在某些情况下可能会变得复杂。
校验和/检验和（Checksum）
- 类型：16位
- 描述：用于错误检测。发送端填充校验和，接收端进行CRC校验。如果校验和出错，UDP会直接丢弃该数据报，不会产生任何确认信息。UDP的校验和功能虽然简单，但它对于检测数据在传输过程中的错误至关重要。校验和覆盖了整个UDP数据报，包括UDP头部和数据部分，确保数据的完整性。
源端口号和目的端口号（Source Port & Destination Port）
- 类型：各16位
- 描述：用于标识发送和接收的端口号，是通信双方的标识。这两个字段各占16位，用于标识发送和接收端的端口号。虽然UDP是无连接的，但端口号对于区分同一主机上的多个服务至关重要。
UDP数据（Data）
- 类型：长度可变
- 描述：实际要传输的数据内容。

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最大长度限制
一个UDP能传输的数据最大长度是64K（包含UDP首部）。超过这个大小，需要在应用层手动分包和拼装。
基于UDP的应用层协议
包括NFS(网络文件系统)、TFTP(简单文件传输协议)、DHCP(动态主机配置协议)、BOOTP(启动协议)、DNS(域名解析协议)等都是基于UDP的。
校验和出错处理
如果校验和出错，UDP会直接丢弃数据报，不会进行重传或通知上层应用。
端口号的使用
编写程序时，应避免使用知名端口号(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)，这些端口号通常被广泛使用的服务所占用。
多播和广播支持
UDP支持多播和广播，适用于一对多或多对多的通信场景。
粘包问题
虽然UDP是面向数据报的，但在某些情况下可能会出现“粘包”问题，即两个UDP数据报合并在一起传输。
性能考虑
由于UDP的简单性，它在延迟敏感型应用中表现更好，如实时视频和音频传输。但对于需要可靠传输的应用，可能需要在应用层实现额外的机制。

在网络编程中，Echo Server 和 Echo Client 回显是一种经典的示例，用于演示基本的网络通信。Echo Server 接收来自客户端的数据，并将相同的数据发送回客户端。这种模式在测试网络连接和理解网络通信原理时非常有用。在这篇博客中，我们介绍了UDP的特性和报文结构以及一些注意事项,理解了这些,我们可以开始着手进行实战:UDP 实现的 Echo Server 和 Echo Client 回显程序-CSDN博客