第7章+用户数据报协议UDP

1、TCP/IP协议分析1212增加协议端口机制增加协议端口机制7运输层责任n 创建进程到进程的通信；n 在运输层提供流控制机制和差错控制；UDPUDP广泛应用于广泛应用于简单的请求简单的请求- -应答查询以及快速递交比应答查询以及快速递交比精确递交更为重要的场合。精确递交更为重要的场合。如：如：若一进程想发送一个很短的报文而不关心可靠性若一进程想发送一个很短的报文而不关心可靠性，它就可以使用，它就可以使用UDPUDP。使用。使用UDPUDP发送一个很短的报文，发送一个很短的报文，在发送器和接收器之间的交互要比使用在发送器和接收器之间的交互要比使用TCPTCP时少得多。时少得多。TCPTCP就是为

2、了就是为了在不可靠的互联网上提供一个可靠的端到在不可靠的互联网上提供一个可靠的端到端、面向字节流连接而设计的。端、面向字节流连接而设计的。它为它为IPIP服务增加了面服务增加了面向连接和可靠性的特点。向连接和可靠性的特点。TCPTCP提供了传输层几乎所有的提供了传输层几乎所有的功能，是个非常复杂的协议。它保证数据传送可靠、功能，是个非常复杂的协议。它保证数据传送可靠、按需、无丢失和无重复。按需、无丢失和无重复。ABtimeData Data Data Data ABACKACKtimeData Data TCP/UDPTCP/UDP协议timeABDATA0ACKDATA1ACKDATA0AC

3、KABDATA0loseretransmittingtoutDATA0retransmittingtoutACKdiscardABDATA0ACKlose54321运输层提供应用进程间的逻辑通信主机 A主机 B应用进程应用进程路由器 1路由器 2AP1LAN2WANAP2AP3AP4IP 层LAN1AP1AP2AP4端口端口54321IP 协议的作用范围运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围AP312UDP服务服务UDP的端口号的端口号UDP报文段报文段多路复用和多路分解多路复用和多路分解 UDPUDP叫做叫做无连接的、不可靠的无连接的、不可靠的运输协议。除了提供进程到进程运输协议。除了提

4、供进程到进程的通信及有限的差错检验外，没有给的通信及有限的差错检验外，没有给IPIP服务添加任何东西服务添加任何东西15应用进程应用进程IP 协议的作用范围（提供主机之间的逻辑通信）TCP 和 UDP 协议的作用范围（提供进程之间的逻辑通信）因 特 网中央管理机构发布分配的所有端口号中央管理机构发布分配的所有端口号的列表，大家都遵从。的列表，大家都遵从。应用程序需要使用端口时临时指定一应用程序需要使用端口时临时指定一个端口。通信双方使用请求与应答的个端口。通信双方使用请求与应答的方式知道对方的端口号。方式知道对方的端口号。 TCP/IPTCP/IP协议族中使用端口号来标识进程。协议族中使用端口

5、号来标识进程。UDPUDP可以根据端可以根据端口号对来自应用层的数据进行多路复用。口号对来自应用层的数据进行多路复用。UDPUDP在完成进程在完成进程到进程之间的通信中采用的是客户到进程之间的通信中采用的是客户/ /服务器工作模式服务器工作模式。20n 熟知端口: 从0至1023。由IANA指派和控制。n 注册端口: 从1024至49151。IANA不指派也不控制，它们可在IANA注册以防止重复。n 动态端口: 从49152至65535。即不用指派也不用注册，它们可以由任何进程来使用，这些是短暂端口。21 UDP UDP 需要两个标识符：需要两个标识符：IPIP地址和端口号。它们各用在地址和端

6、口号。它们各用在一端以建立一条连接。一端以建立一条连接。一个一个IPIP地址与一个端口号地址与一个端口号合起来就叫做合起来就叫做SocketSocket地址。地址。 要使用要使用UDPUDP的服务，我们的服务，我们需要需要一对一对SocketSocket地址：客户地址：客户SocketSocket地址和服务器地址和服务器SocketSocket地址。地址。为每个协议按用户可能要求的服务种类设置一些抽象的访问目的点协议.PPOS提供机制，创提供机制，创建或唤醒相应进建或唤醒相应进程来处理相应端程来处理相应端口数据口数据数据报数据报端口：端口：用一个用一个16bit16bit的正整数标识，称为的正

7、整数标识，称为端口号端口号端口的数据管理：端口的数据管理：每一端口有一缓冲区来每一端口有一缓冲区来存放进出该端口的数据队列存放进出该端口的数据队列P2）用协议的端口作为最终目的地）用协议的端口作为最终目的地 为了能够与外部端口通信，发送方不仅要为了能够与外部端口通信，发送方不仅要知道目的机器的知道目的机器的IP地址，还要知道该机器内的地址，还要知道该机器内的协议端口号。协议端口号。应用层TCP 报文段UDP用户数据报应用进程TCP 复用IP 复用UDP 复用TCP 报文段UDP用户数据报 应用进程端口端口TCP 分用UDP 分用IP 分用发送方接收方 65535-20-8=65507指明指明源

8、主机源主机和和目目的主机的主机的地址的地址指明指明相邻接点相邻接点的的的的MACMAC地址地址当进程有报文要通过当进程有报文要通过UDPUDP发送时，将发送时，将UDPUDP封装封装成一份成一份IPIP数据报。数据报。 当这个报文到达目的主机网络层，剥去当这个报文到达目的主机网络层，剥去IPIP首首部后，将用户数据报连同发送端和接收端的部后，将用户数据报连同发送端和接收端的IPIP地址一起传递给地址一起传递给UDP。 指明主机上指明主机上的的源端口源端口或或目的端口目的端口 UDP检验和包括：伪首部、UDP首部以及从应用层来的数据 伪首部既不向下传送，也不向上递交。伪首部源端口目的端口长 度检

9、验和数 据首 部UDP长度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 数据报字节44112122222字节发送在前数 据首 部UDP 用户数据报发送端的检验和计算：发送端的检验和计算：l伪首部填加到UDP用户数据报上。检验和字段置零；l以16bit为单位。若字节总数不是偶数，则增加一个字节的填充；l所有的16bit段使用反码算术运算相加，把得到的结果取反码后插入到检验和字段。 l伪首部和任何增加的填充丢掉，把UDP用户数据报交付给IP软件进行封装。接收端的检验和计算：接收端的检验和计算：l伪首部加到UDP用户数据报。若需要，增加填充；l以16bit为单位，把所有的16bit段使用反码算术运算相加

10、；l得到的结果取反码。若得到的结果是全0，则丢弃伪首部和任何增加的填充并接受这个UDP用户数据报。 若结果非0，说明接收端检测到校验和有差错，就丢弃这个UDP用户数据报。 举例举例下图给出了对只有下图给出了对只有7 7字节数据的非常小的用户数据报字节数据的非常小的用户数据报的检验和计算。因为数据的字节数是奇数，故计算检验的检验和计算。因为数据的字节数是奇数，故计算检验和就要加上填充。当用户数据报要交付给和就要加上填充。当用户数据报要交付给IPIP时，应将伪时，应将伪首部和填充丢掉。首部和填充丢掉。 复用复用在发送端，可能有多个进程需要发送用户数据报。但是，在发送端，可能有多个进程需要发送用户数

11、据报。但是，只有一个只有一个UDPUDP。这是一个多对一的关系，因而需要复用。这是一个多对一的关系，因而需要复用。UDPUDP从不同的进程接收报文，这些进程是由指派给它们的从不同的进程接收报文，这些进程是由指派给它们的端口号来区分的。在加上首部后，端口号来区分的。在加上首部后，UDPUDP就将用户数据报送就将用户数据报送往往IPIP。 分用分用在接收端也只有一个在接收端也只有一个UDPUDP。但我们有多个进程可能接收用。但我们有多个进程可能接收用户数据报。这就是一个一对多的关系，因而需要分用。户数据报。这就是一个一对多的关系，因而需要分用。UDPUDP从从IPIP接收用户数据报。经过差错检验后

12、就丢掉首部。接收用户数据报。经过差错检验后就丢掉首部。UDPUDP根据端口号将每一个报文交付到适当的进程。根据端口号将每一个报文交付到适当的进程。帧到达基于帧类型的去复用12655351265535ARP0806HRARP0835HIP0800HICMP01HTCP06HUDP11H以太网帧类型IP协议域UDPUDP的应用的应用 适用需要简单的请求适用需要简单的请求响应通信的进程，而不太关心流量控制和差错控响应通信的进程，而不太关心流量控制和差错控制。而快速递交比精确递交更为重要的场合。制。而快速递交比精确递交更为重要的场合。 适用于具有内部流量控制和差错控制机制的进程。适用于具有内部流量控制和差错控制机制的进程。 适合多播和广播的运输协议。适合多播和广播的运输协议。 可用于管理进程，如简单网络管理协议可用于管理进程，如简单网络管理协议SNMPSNMP。 可用于某些路由选择更新协议。可用于某些路由选择更新协议。UDPUDP被用于被用于RIPRIP选路表的更新。