TCP/IP协议详解卷1 第十一章 用户数据报协议UDP

第十一章 用户数据报协议UDP

UDP是无连接。基本格式：
+---- 20 bytes ----+--- 8 bytes ----+------- n bytes-----+
+    IP header     +   UDP header   +        Data        +
+------------------+----------------+--------------------+
每次发送即产生一个UDP数据报。

UDP头结构：
+--- 16 bits ------+--- 16 bits ------+
+  Source Port     +    Dest Port     +
+------------------+------------------+
+     length       +      Checksum    +
+------------------+------------------+
+             data(if any)            +
+-------------------------------------+
UDP长度是UDP头和数据域的字节长度。最小为8字节（即前8字节，没有数据）。
UDP的校验和覆盖UDP首部和数据域。与IP不同，IP头校验仅覆盖IP头。与TCP不同，UDP的校验是可选的。但是一般应该加上。计算校验和时，算的是（USHORT,unsigned short)，即16位。而UDP加上数据域后，可能是奇数位。这时需要在UDP数据域后填充为0的字节以计算校验和。
另外在计算校验和时，TCP和UDP都有一个伪头，主要是用来计算校验和的方便。
UDP的伪头格式：
+---- 16 bits ----+---- 16 bits ----+
+       32 bits Source Addr         +
+-----------------------------------+
+       32 bits Dest Addr           +
+--------+--------+-----------------+
+   0    +   17   +   Udp length    +
+--------+--------+-----------------+
17 为UDP协议的类型码

如果不需要修改UDP头的内容，只是希望利用UDP的通信功能是很简单的。以下流程即可（不是实际源码）：

服务器端：

WSAStartup();
sck=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);
sin.sin_family =AF_INET;
sin.sin_addr.S_un.S_addr =htonl(INADDR_ANY);
sin.sin_port =htons(51888);
bind(sck,sin,sizeof(sin));
while(TRUE)
{
  recvfrom(sck,buf,256,0,&from,&flen);
  sendto(...);
  其他处理
}
closesocket(sck);
WSACleanup();

客户端：

WSAStartup();
sck=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);
sin.sin_family =AF_INET;
sin.sin_addr.S_un.S_addr =inet_addr("192.168.1.x");
sin.sin_port =htons(51888);
while(TRUE)
{
  sendto(sck,buf....);
  recvfrom(...);
  其他处理
}
closesocket(sck);
WSACleanup();

服务器和客户端都是简单的框架，填上一些自定义的处理过程就可以了。
I/O是阻塞的，意味着在调用 recvfrom()时，如果缓冲区内还没有数据，程序将一直等到收到数据才返回。sendto()也类似。采用异步I/O可以提高效率，多线程也可以用于提高效率。但由于本章内容并不是讲述如何使用UDP来通信，因此不继续发挥下去。

后部分讨论了IP数据报的分片。分片是由于要传送的数据太长，超过传输链路的MTU（最大传输单元）而产生的。不仅在发送数据报的源端可能分片，途经的每一个路由器都可能根据链路情况分片。所有的分片在接收端才重新组装起来。
可以阻止IP层的分片，通过设置IP数据报的 "DF”不可分片标志来实现。这样IP层在收到一个太长而需要分片的数据时，不主动分片，而是返回一个错误，报告数据需要事先分片。可以利用这一点来实现查找通信链路的最小MTU。预先设定一个较大MTU，如果收到ICMP错误报文，则减小MTU继续发送，直到收不到错误报文为止。获知MTU可以帮助在应用程序端预先分片，减小传送一个大报文时，由于某一个分片的遗失而需要重传整个数据报的风险。
具体的操作可以通过传送不同长度的数据域来检查。
MTU与通信主机有关，也与途径的通信链路有关。整个路径的MTU以最小的那个MTU为准（木桶理论）。