概念

UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。在UDP协议层次模型中，UDP位于IP层之上。应用程序访问UDP层然后使用IP层传送数据报。IP数据包的数据部分即为UDP数据报。IP层的报头指明了源主机和目的主机地址，而UDP层的报头指明了主机上的源端口和目的端口。

UDP的数据包

报文格式

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UDP传输的段（segment）有8个字节的报头和有效载荷字段构成。UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体包括源端口号、目标端口号、数据报长度、校验值。

  • 源端口：源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可用全0。
  • 目的端口：目的端口号。这在终点交付报文时必须要使用到。
  • 长度：UDP用户数据报的长度，包括报头和数据部分在内的总字节数，其最小值是8（仅有首部）。
  • 检验和：检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。

UDP用户数据报首部中检验和的计算方法有些特殊。在计算检验和时，要在UDP用户数据报之前增加12个字节的伪首部。所谓“伪首部”是因为这种伪首部并不是UDP用户数据报真正的首部。只是在计算检验和时，临时添加在UDP用户数据报前面，得到一个临时的UDP用户数据报。检验和就是按照这个临时的UDP用户数据报来计算的。伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅仅是为了计算检验和。

传输方式

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如上图所示，当一个UDP数据包的长度过大时，会将其拆分成多个 IP 报文进行传输。

TCP 和 UDP 区别

  • 连接
    • TCP 是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接。
    • UDP 是不需要连接，即刻传输数据。
  • 服务对象
    • TCP 是一对一的两点服务，即一条连接只有两个端点。
    • UDP 支持一对一、一对多、多对多的交互通信
  • 可靠性
    • TCP 是可靠交付数据的，数据可以无差错、不丢失、不重复、按需到达。
    • UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。
  • 拥塞控制、流量控制
    • TCP 有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性。
    • UDP 则没有，即使网络非常拥堵了，也不会影响 UDP 的发送速率。
  • 首部开销
    • TCP 首部长度较长，会有一定的开销，首部在没有使用「选项」字段时是 20 个字节，如果使用了「选项」字段则会变长的。
    • UDP 首部只有 8 个字节，并且是固定不变的，开销较小。
  • 传输方式
    • TCP 是流式传输，没有边界，但保证顺序和可靠。
    • UDP 是一个包一个包的发送，是有边界的，但可能会丢包和乱序。
  • 分片不同
    • TCP 的数据大小如果大于 MSS 大小，则会在传输层进行分片，目标主机收到后，也同样在传输层组装 TCP 数据包，如果中途丢失了一个分片，只需要传输丢失的这个分片。
    • UDP 的数据大小如果大于 MTU 大小，则会在 IP 层进行分片，目标主机收到后，在 IP 层组装完数据，接着再传给传输层，但是如果中途丢了一个分片，则就需要重传所有的数据包，这样传输效率非常差，所以通常 UDP 的报文应该小于 MTU。