用户数据报协议（UDP）的重要性与应用

用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）是TCP/IP体系中传输层的两个协议（TCP和UDP）中的一个。传输层的作用是为应用进程（正在运行的程序）之间提供逻辑通信。

根据不同的应用，传输层需有两种不同的运输协议向上面的应用层提供通信服务。TCP提供的是面向连接的全双工可靠的传输信道。UDP提供的是无连接的尽最大努力服务的不可靠的传输信道。图4-50是两种传输协议提供的逻辑通信信道。

图4-50 传输层向上提供可靠的和不可靠的逻辑通信信道

TCP提供面向连接服务，在传输数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP不提供广播或多播服务。此外，由于TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此增加了许多开销，如确认、流量控制、计时器和连接管理等。使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多处理机资源。

UDP在传送数据之前不需要先建立连接。远地主机的传输层收到UDP报文后不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠的交付，但在某些情况下UDP是一种最有效的工作方式。如域名系统（Domain Name System，DNS）和网络文件系统（Network File System，NFS）使用的就是UDP这种运输方式。此外，UDP还能在主机上识别多个目的地址、允许多个应用程序在同一台主机上工作，并能独立地进行数据报的发送和接收。

1.UDP的格式

UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段共有8个字节，由4个字段组成，每个字段都是2字节。4个字段包括：源端口字段（源端口号）、目的端口字段（目的端口号）、长度字段（UDP用户数据报的长度）及检验和字段（防止UDP用户数据报在传输中出错），如图4-51所示。

图4-51 UDP用户数据报的首部和伪首部

计算检验和时，在UDP用户数据报之前要增加12字节的伪首部。伪首部不是UDP用户数据报真正的首部。只是在计算检验和时，临时和UDP用户数据报连接在一起，得到一个过渡的UDP用户数据报，以便能计算出检验和。(www.xing528.com)

2.UDP的封装、复用、分解和端口

UDP用户数据报包含首部（UDP报头）和数据区两部分。要让UDP数据报能在互联网中传输，还要把UDP封装到IP数据报中。最后网络接口层还要将IP数据报再封装到一个帧中，才能在物理传输通道上传输。UDP的封装过程如图4-52所示。

UDP还提供复用和分解功能。它接收多个应用程序送来的数据，然后再把它们送给IP层去传输。同时，它也接收IP层送来的UDP数据报，把它们分解后再送给对应的应用程序端口。UDP的分解操作如图4-53所示。

图4-52 UDP的封装

图4-53 UDP的分解操作

在传输层与应用层的接口上设置的端口是一个16bit的地址，并标以端口号码。16bit的地址码可允许编排64k个端口号，这个数目对计算机来说足够使用。端口号可分为两类：一类是由因特网指派名字和号码公司（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，ICANN）负责分配的常用熟知端口，其数值为0～1023，例如，文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP），简单的邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP），域名系统（Domain Name System，DNS），超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）等；另一类为一般端口，用来分配给请求通信客户的运行程序。表4-10给出了使用UDP和TCP的各种应用和应用层协议。

表4-10 使用UDP和TCP的各种应用和应用层协议