《TCP/IP详解 卷1:协议》 读书笔记 第11章 UDP：用户数据报协议

UDP：用户数据报协议

UDP用户数据报协议
引言

UDP首部

UDP检验和

IP分片

ICMP不可达差错需要分片

UDP和ARP之间的交互作用

最大UDP数据报长度

ICMP源站抑制差错

引言

UDP是一个简单的面向数据包的运输层协议：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。

UDP首部为8字节，IP首部为20字节。

UDP是不可靠的。

UDP首部

在分用到UDP（TCP）这一层后，由端口号来继续往上分用，决定是哪个应用服务。

UDP长度指的是UDP首部+UDP数据的字节长度（有些首部长度的单位是32bit，4个byte，这里是1个byte）。

UDP检验和

UDP检验和覆盖UDP首部和UDP数据。（IP的检验和只覆盖IP的首部，不覆盖数据）

UDP和TCP在首部中都有覆盖它们首部和数据的检验和。UDP的检验和是可选的，TCP的检验和是必须的。

UDP和IP检验和的不同：

UDP数据报的长度可以为奇数字节，为了符合16bit反码相加的特性，会在数据最后填充字节0（这些0可能不被传送）。

UDP数据报和TCP段都包含一个12字节长的伪首部，为了计算检验和而设置（包含IP首部的一些字段）。目的是让UDP两次检查数据是否已经正确到达目的地。

UDP数据报的长度在检验和计算过程中出现两次。

如果检验和的计算结果为0，则存入的值为全1（65535），如果检验和为0，说明发送端没有计算检验和。

如果发送端没有计算检验和而接收端检测到检验和有错，那么UDP数据报就要被悄悄丢弃，不产生任何差错报文。

UDP检验和虽然是可选的，但是默认都是打开的。

UDP检验和是简单的16bit反码相加，检测不出交换2个16bit的差错。

TCP发生检验和差错的比例比UDP高得多，因为TCP经常是“远程”连接，而UDP一般是本地通信。

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。

分片可以发生在发送端主机上，也可以发生在中间路由器上（因为MTU可能发生变化）。- - 已经分片过的可能再次进行分片。

只有到达目的地才进行重新组装（其他网络协议在下一站就重新组装），由IP层完成。



IP首部的标识字段都包含一个唯一的值，该值分片时赋值到每个片中。

标志字段用一个bit来标识“更多的片”，最后一片置为0，其余置为1.

片偏移字段是该片偏移原始数据报开始出的位置。

分片后，每个片的总长度要改为该片的长度值。

标识字段有一个bit称作“不分片”位，置1的时候不能分片，要分片的时候会产生一个ICMP差错报文。

如果丢失了一片数据，就要重传整份数据，IP没有重传机制，这是根据TCP重传机制决定的。

使用UDP很容易导致IP分片，TCP会试图避免分片。

在一个以太网上，数据帧最大的长度是1500.

数据帧=IP首部（20字节）+UDP首部（8字节）+数据（最多1472字节）

在分片时，除最后一片外，其他每一片的数据部分（UDP首部+数据）必须是8字节的整数倍。

端口号在UDP首部，而UDP首部在第一片，所以端口号只能在第一片。

IP数据报：IP层端到端的传输单元

分组：IP层和链路层之间传送的数据单元，一个分组可以使一个完整的IP数据报，也可以是一个分片。

ICMP不可达差错（需要分片）

如果数据需要分片，但是IP首部设置了不可分片（DF）的bit为1，那么就会发送ICMP不可达差错。

可以利用这个差错来判断路径的MTU。

UDP和ARP之间的交互作用

如ARP缓存是清空的，那么在发送第一个数据报片前必须交换ARP请求和应答。

如果有多个数据报，在等待一个ARP应答时，只将最后一个报文发送给特定目的主机。

最大UDP数据报长度

IP数据报的最大长度是65535字节，这是16bit的总长度字段所限制的。

那么UDP数据报最长长度为65535-20-8=65507.

限制因素：

程序接口限制。

TCP/IP的内核实现限制。

主机必须能够接收最短为576的IP数据报，所以在许多UDP应用程序的设计中，其应用程序数据被限制成512字节或更小（确保能接收）。

ICMP源站抑制差错

当一个系统接收数据报的速度比其处理速度快时，可能产生这个差错。（注意是可能，不一定会发送这个差错报文。）

采用UDP时，源站抑制报文可能会被忽略。

TCP也支持源站抑制报文。