UDP：用户数据报协议

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议。进程的每个操作都刚好产生一个UDP数据报，并组装成一份带发送的IP数据报。这与面向流字符的协议不同，如TCP，应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。

UDP封装格式如下：

UDP不提供可靠性：它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能够成功达到目的端。任何可靠性必须由上层来提供。

UDP首部如下：

端口号表示发送进程和接受进程。UDP检验和覆盖UDP首部和数据。注意UDP检验和是可选的，而TCP检验和是必需的。

如果发送端没有计算检验和而接收端检测到检验和有差错，那么UDP数据报就要被悄悄地丢弃，不产生任何差错报文（当IP层检测到IP首部检验和有差错时也要这样做）。

IP分片

物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份将要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据（选路），并查询获取该接口的MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片即可发生在源发送主机上，也可以发生在中间路由器上。

把一份IP数据报分片以后，只有达到目的地时才进行重新组装。重新组装由目的端的IP层来完成，其目的是使分片和重新组装过程对运输层透明以及防止性能降低。

IP首部中的用于分片的字段有：

• 标识字段，用于标识发送端发送的每份IP数据报，该值在数据报分片时被复制到每个分片中；
• 标志字段中有3个比特MF、NF、DF，分别表示更多的片，后面没有片以及不分片；
• 片偏移字段，表示该片偏移原始数据报开始处的位置；
• 数据报分片后其总长度要修改为该片的长度；

如果把标志字段的DF置为1表示不分片，相反会把数据报丢弃并发送一个ICMP差错报文。

IP分片的缺点：即使只丢失了一片数据也要重传整个数据报。所以要避免分片。

广播和多播

TCP/IP协议中有三种IP地址：单播地址、广播地址、多播地址。

广播和多播仅应用于UDP，它们对需要将报文同时传给多个接收者的应用来说十分重要。TCP是面向连接的，这意味着分别运行与俩主机内的俩进程间存在一条连接。

广播是指一个主机要向网络上所有主机发送帧。多播是指帧仅传送给属于多播组的多个主句。

协议栈对收到帧的处理过程：

1. 首先网卡查看由信道传送过来的帧，如果目的地址是网络物理地址或广播地址，则将它传送给设备驱动程序；
2. 然后设备驱动程序查看帧类型字段指定的协议（IP、ARP），传给指定的上层协议；
3. 每次UDP收到由IP传来的数据报，就根据目的端口号进行处理，如果没有进程使用该端口，就丢弃该数据报并产生一个ICMP不可达报文；

使用广播的问题在于它增加了对广播数据不感兴趣主机的处理负荷。可使用多播。

IP广播地址有四种：

• 受限的广播——255.255.255.255，在任何情况下，路由器都不会转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅会出现在本地网络中；
• 指向网络的广播，是广播地址是主机号全为1的地址；
• 指向子网的广播，是指有特定子网号且主机号全为1的地址；
• 指向所有子网的广播，是指子网号和主机号全为1的地址；

D类IP地址中分配28bit作为多播组号。