3.2 无连接传输: UDP

1.UDP报文格式

2.校验和

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1.UDP报文格式

1).UDP是"尽力而为"的服务, 报文可能会丢失或送到应用进程的报文乱序, 它被用在对于丢失不敏感但是速率敏感的应用; 

在UDP上可靠传输需要在应用层增加可靠性

2).一个UDP报文包含两部分组成:

a.报头(Header): 固定8个字节, 包含了一些基础控制信息

b.数据(Data): 来自应用层的数据

c.如下是UDP报文的格式:

报头的四个字段都是16位(2字节)

1).源端口号

a.长度: 16位

b.作用: 标识发送方应用程序的端口号, 当接收方需要回复消息时, 就需要使用这个端口号作为目标

c.范围: 0 - 65535, 注: 这个字段是可选的, 如果不需要回复, 可以用全0表示

2).目标端口号

a.长度: 16位

b.作用: 标识接收方应用程序的端口号, 这个字段是必须的, 它告诉应该将这个报文交给哪个应用程序

3).长度

a.长度: 16位

b.作用: 整个UDP报文的总长度(以字节为单位)

c.计算范围: 包含8字节的报头和数据部分; 因此, UDP报文的最小长度是8(只有报头, 没有数据)

4).校验和

a.长度: 16位

b.作用: 用于差错检测, 检测UDP报文在传输过程中是否出现了错误(如比特翻转)

c.计算内容: 校验和的计算不仅包括UDP报文本身(报头和数据), 还引入了一个伪首部

d.特点: 这个字段在IPV4中是可选的, 如果发送方没有计算校验和, 则该字段填充为0; 但在ipv6中是强制的

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2.校验和

1).伪首部

a.为什么需要伪首部?

为了不仅校验数据, 还能验证这个udp报文是否被错误地送到了错误的主机

b.伪首部包含什么

伪首部是临时构造的, 只用于计算校验和, 不会被实际传输; 伪首部是12字节

a.源/目的IP地址: 来自ip层的头部信息, 保证报文能够正确的送到对应的主机

b.协议号: udp的协议号是17

c.UDP长度: UDP头部中的长度字段

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2).计算校验和:

a.拼接

将伪首部、UDP报头(注意, 此时校验和字段先置为0)和数据部分全部拼接在一起

b.分组

将整个拼接后的数据流, 视为一系列16位(2字节)的数

c.求和

将所有这些16位的数进行二进制反码求和

简单理解二进制反码求和: 就是普通的二进制加法, 但当最高位有进位时, 不是丢弃, 而是把这个进位"回卷"加到最低位上

例子: 计算1101和1001(这里我们用4位简化演示)

- 普通加法, 1101 + 1001 = 1 0110（结果溢出了）

- 反码求和, 取出溢出位1, 加到结果0110上: 0110 + 1 = 0111

d.取反得到最终结果

将对所有16位数进行二进制反码求和后得到的结果, 按位取反(0变1, 1变0)得到的这个值就是校验和, 然后填入UDP报头的

"校验和"字段