协议分析 第3章-2UDP协议

1、计算机网络计算机网络协议分析与测试协议分析与测试 第三章 -2 UDP协议 第三章-2主要内容 UDPUDP概述 UDPUDP数据报格式 UDP UDP 主要操作 第一节 UDP概述 UDP UDP协议概述（User Datagram User Datagram ProtocolProtocol）UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。（尽力而为）虽然 UDP 用户数据报只能提供不可靠的交付，但 UDP 在某些方面有其特殊的优点。发送数据之前不需要建立连接，无连接的协议UDP 的主机不需要维持复杂的连接状态表，信宿收到UDP数据报之后不需要给出任何应答

2、报文。每个数据报单独路由。UDP 用户数据报只有8个字节的首部开销。没有流量控制和确认机制，网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。 UDP UDP协议概述（User Datagram User Datagram ProtocolProtocol）无连接，不存在连接建立的时延。信源端，传送数据的速度仅受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制。信宿端UDP把每个数据报放在队列中，应用程序每次从队列读一个数据报。不建立连接，也不需要维护连接状态，一台服务机可以同时向多个客户机传输相同的数据，如多播。吞吐量不受流量控制算法的调节，只受应用程序生成数据的速率

3、、传输带宽、信源和信宿主机性能的限制。UDP和TCP的最重要功能是将IP提供的端到端传递服务扩展到进程级。pUDP基本功能l进程-进程数据传递l差错检测pTCP基本功能l进程-进程数据传递l差错检测l可靠数据传递可靠数据传递l面向连接面向连接l拥塞控制拥塞控制UDP提供了不可靠的无连接传输服务。UDP使用IP携带报文，但增加了对给定主机上多个目标进行区别的能力。pUDP特点l没有确认机制l不对报文排序l没有超时机制l没有反馈机制控制流量导致报文丢弃、重复和乱序使用UDP的应用程序要承担可靠性方面的全部工作。 UDP协议在设计时的简单性，是为了保证UDP在工作时的高效性和低延时性。因此，在服务质

4、量较高的网络中(如局域网)，UDP可以高效地工作。 UDP常用于传输延时小，对可靠性要求不高，有简单数据要进行传输的情况，如DNS(域名服务)、TFTP(简单文件传输)等，既节省开销，又提高网络传输效率。实时性要求较高但可承受一定的数据错误的应用，如实时语音、视频等，以及广播、多播较多地使用UDP。 第二节 UDP数据报格式 伪首部伪首部源端口源端口目的端口目的端口长长 度度检验和检验和数数 据据首首 部部UDP长度长度源源 IP 地址地址目的目的 IP 地址地址017IP 数据报数据报字节字节44112122222字节字节发送在前发送在前数数 据据首首 部部UDP 用户数据报用户数据报用户数

5、据报用户数据报 UDP 有两个字段：有两个字段：数据字段数据字段和和首部字段首部字段。首部字段。首部字段有有 8 个字节，由个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。个字段组成，每个字段都是两个字节。 源端口：运行在信源机的应用进程使用的端口号 目的端口：运行在信宿机的应用进程使用的端口号 数据报总长度：用户数据报的总长度（首部+数据） 检验和：检验整个用户数据报的差错伪首部伪首部源端口源端口目的端口目的端口长长 度度检验和检验和122222字节字节接收主机发现IP协议字段为17，就将数据交给UDP协议处理。UDP数据包中，源端口字段可选，目标端口字段必须指定。目标端收到的UDP数据报

6、中的目标端口号不能与当前已使用的某端口号匹配，则丢弃该数据报，并发送目标端口不可达的ICMP差错报文。UDP对数据传输过程中惟一的可靠保证措施是进行差错校验，如果发生差错，则只是简单地抛弃该数据报伪首部伪首部源端口源端口目的端口目的端口长长 度度检验和检验和122222字节字节伪首部伪首部源端口源端口目的端口目的端口长长 度度检验和检验和数数 据据首首 部部UDP长度长度源源 IP 地址地址目的目的 IP 地址地址017IP 数据报数据报字节字节44112122222字节字节发送在前发送在前数据数据 065507B首部首部 8BUDP 用户数据报用户数据报 在计算检验和时，临时把在计算检验和时

7、，临时把“伪首部伪首部”和和 UDP 用户数据报连接在一起。用户数据报连接在一起。伪首部仅仅伪首部仅仅是为了计算检验和是为了计算检验和。校验和的计算 UDP伪头部并不是伪头部并不是UDPUDP的真正组成部分，它只是为了的真正组成部分，它只是为了UDPUDP在进行差错检查时可以把更多的信息包含进去而人为在进行差错检查时可以把更多的信息包含进去而人为加上的。加上的。伪头部没有传输伪头部没有传输！伪头部的格式伪头部的格式: :协议(8位,UDP值为17)UDP长度(16位)填充域(8位,全0)目标端IP地址(32位)源 端IP地 址(32位)01516317 8UDP长度为长度为UDP数据报的总长数

8、据报的总长(当然不能包括虚构的伪头部当然不能包括虚构的伪头部)。填充域全填填充域全填0，目的是使伪头部为，目的是使伪头部为16位二进制数的整数倍，这是计算校验和时所需要的位二进制数的整数倍，这是计算校验和时所需要的.另：如果数据报的长度是奇数字节，则要在最后添加一个填充字节另：如果数据报的长度是奇数字节，则要在最后添加一个填充字节0，使字节总数为偶，使字节总数为偶数，方便计算校验和，数，方便计算校验和，附加的附加的0不会被传输。不会被传输。计算 UDP 检验和的例子 10011001 00010011 153.1900001000 01101000 8.10410101011 00000011

9、 171.300001110 00001011 14.1100000000 00010001 0 和和 1700000000 00001111 1500000100 00111111 108700000000 00001101 1300000000 00001111 1500000000 00000000 0（检验和）（检验和）01010100 01000101 TE01010011 01010100 ST01001001 01001110 IN01000111 00000000 G和和 0（填充）（填充）10010110 11101011 求和得出的结果求和得出的结果01101001 000

10、10100 检验和检验和 04112 字字节节伪首部伪首部8 字节字节UDP 首部首部7 字节字节数据数据填充填充按二进制反码运算求和按二进制反码运算求和将得出的结果求反码将得出的结果求反码全全 0 17 15 1087 13 15 全全 0 T E S T I N G 全全 0最大UDP数据报长度 65535=20+8+6550765535=20+8+65507数数 据据首首 部部IP 数据报数据报发送在前发送在前数据数据 065507B首部首部 8BUDP 用户数据报用户数据报制约制约UDPUDP数据报长度的因素数据报长度的因素大部分系统缺省提供读写

11、大部分系统缺省提供读写81928192个字节的个字节的UDPUDP数据报数据报受受TCP/IPTCP/IP内核实现的限制内核实现的限制BSD/386 32786 B 32778+8BSD/386 32786 B 32778+8SunOS 4.1.3 32767 B 32759+8SunOS 4.1.3 32767 B 32759+8Solaris 65535 B 65527+8 Solaris 65535 B 65527+8 第三节 UDP 主要操作 UDP报文的封装、拆封数数 据据首首 部部IP 数据报数据报发送在前发送在前数据数据 065507B首部首部 8BUDP 用户数据报用户数据报封

12、装：高层封装：高层-UDP-IP-UDP-IP-数据链路层数据链路层- -物理网络物理网络拆封：物理网络拆封：物理网络- -数据链路层（必要检验、去首尾部）数据链路层（必要检验、去首尾部）- -IPIP（去（去IPIP首部、连同源目的首部、连同源目的IPIP一起送给）一起送给）-UDP-UDP（校验和（校验和检查、去检查、去UDPUDP首部）首部）- -高层高层UDP的复用、分用当主机运行TCP/IP协议族时，只有一个UDP，但可能会有多个进程想要使用UDP的服务，UDP可以进行复用和分用。UDP接收多个Applications的数据报，封装后送给IP传输。接收到IP送来的数据报，分别将其送给

13、对应的应用程序。端口是用报文队列来实现 UDP 端口端口 51000UDP 端口端口 69 出队列出队列入队列入队列出队列出队列入队列入队列TFTP 服务器服务器TFTP 客户客户UDP 用户数据报用户数据报应应用用层层运运输输层层UDP 传输队列与端口关联，每个应用进程都包含1个输入队列和1个输出队列UDP为进程临时分配一个port时，也同时在内存建立1个输入队列和1个输出队列发：数据包写入输出队列，UDP逐个取出，加UDP首部封装后给IP收：到达信宿的数据报放在与该数据报目的port对应的输入队列。出入都可能会溢出出溢出：降发送速度入溢出：丢弃，发送“端口不可达”报文常用的UDP端口UDP的使用场合DNS -UDPvideo UDP IP 协议字段值=17UDP8Bytes Head Source port Destination port Length CheckSum Data小结：为什么选择UDP