[网络工程师]-传输层协议-UDP协议

        用户数据协议（User Datagram Protocol，UDP）是一种不可靠的、无连接的数据报服务。源主机在传送数据前不需要和目标主机建立连接。数据附加了源端口号和目标端口号等UDP报头字段后，直接发往目的主机。这时，每个数据报的可靠性依靠上层协议来保证。在传送数据较少且较小的情况下，UDP比TCP更加高效。

1、UDP报文

        源端口字段：该字段长度为16位。作用与TCP数据段中的端口号字段相同，用来标识源端的应用进程。在需要对方回信时用，不需要时可用全0；

        目标端口字段：该字段长度为16位。作用与TCP数据段中的端口号字段相同，用来标识目标端的应用进程。在目标交付报文时必须用到；

        长度字段：该字段长为16位。标明UDP头部和UDP数据的总长度字节；

        校验和字段：该字段长为16 。用来对UDP头部和UDP数据进行校验，有错就丢弃。与TCP不同的是，对UDP来说，此字段是可选项，而TCP数据段中的校验和字段是必须有的一项。

2、UDP校验

        虽然UDP协议没有提供任何差错控制机制，但UDP通过使用校验和来确保UDP报文被传送到正确的目的端。

        UDP校验和计算有一个与众不同的特点：校验和除覆盖UDP报文外，还覆盖一个附加头部，称为伪头部（Pseudo Header）。伪头部有来自IP报文的4个字段（协议、源IP地址、目的IP地址、UDP长度）和填充字段，伪头部格式如下所示：

     

        其中填充字段为全0，其目的是使伪头部的长度为32位的整数倍；协议字段就是IP报头格式中的协议字段，为17（在IP报文格式的协议字段中17表示UDP协议）；UDP长度字段表示UDP报文长度。

        UDP计算校验和加上伪头部的目的就是为了验证UDP报文是否在两个端点之间正确传输。因为UDP报文包含源端口和目的端口，而伪头部包含源IP地址和目的IP地址。假如UDP报文在通过因特网传输时，有人恶意篡改了源IP地址（IP源地址欺骗），则这种情况可以通过UDP的校验和查询出来。

        需要注意的是，UDP计算校验和的伪头部信息中部分内容来源于IP报头信息，也就是说，UDP在计算校验和是，UDP必须从IP层获取相关信息，否则无法形成伪头部，也就计算不出UDP的校验和。这一过程实际上违背了网络体系中的分层原则，但这种违背是出于实际的需求而不得不做的折中。事实上，UDP（包括TCP）与IP 的联系是非常紧密的，而且它们一般都在操作系统内核实现，因此无论是UDP还是TCP要获取IP的相关信息都是非常容易和方便的。

3、UDP端口

        协议端口号是标识目标主机进程的方法。TCP/IP使用16位的端口号来标识端口，所以端口的取值范围为[0,65535]。端口可以分为系统端口、等级端口、客户端使用端口。

3.1 系统端口

        系统短开口的取值范围是[0,1023]，常见的如下表所示：

3.2 登记端口

        登记端口是为没有熟知端口号的应用程序所用的，端口范围为[1024,49151]。这些端口必须在IANA（互联网数字分配机构）上登记以避免重复。

3.3 客户端使用端口

        客户端使用端口仅在客户进程运行时动态使用，使用完毕后，进程会释放端口。该端口范围为[49152,65535]。