【Linux】网络基础知识（三）—— 传输层 —— UDP协议详解教程
文章目录
传输层
负责数据能够从发送端传输接收端。
1. 再谈端口号
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)。
1.1 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。
1.2 认识知名端口号
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
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。
1.3 netstat
netstat是一个用来查看网络状态的重要工具。
语法：netstat [选项]
功能：查看网络状态
常用选项：
n 拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字
l 仅列出有在 Listen (监听) 的服務状态
p 显示建立相关链接的程序名
t (tcp)仅显示tcp相关选项
u (udp)仅显示udp相关选项
a (all)显示所有选项，默认不显示LISTEN相关
1.4 pidof
在查看服务器的进程id时非常方便。
语法：pidof [进程名]
功能：通过进程名, 查看进程id
2. UDP协议
UDP是User Datagram Protocol的缩写，译为用户数据报协议。
UDP协议是一种传输速度较快的网络传输层协议，但提供了更快的传输速度，也让它失去了一定的可靠性，它也是一种无连接的网络协议。
2.1 UDP协议端格式
上图为UDP协议的格式，可以看出UDP协议传输格式比较简单，头部的长度为固定八个字节。
- 16位源端口号：标识本机传输通信的应用程序。
- 16位目的端口号：标识接收端主机的应用程序。
- 16位UDP长度：整个数据报的最大长度 —— UDP头部 + UDP数据 。
- 16位UDP校验和：接收端会对接收到的数据校验和进行验证，不正确就会丢弃这个数据包。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 UDP的缓冲区
- UDP具有发送缓冲区。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。
2.5 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。
2.6 基于UDP的应用层协议
- 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(用于无盘设备启动)
- DNS: 域名解析协议
当然, 也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议;
UDP的应用：游戏领域，视频领域。
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