【Linux】UDP协议

🌠 作者：@阿亮joy.
🎆专栏：《学会Linux》
🎇 座右铭：每个优秀的人都有一段沉默的时光，那段时光是付出了很多努力却得不到结果的日子，我们把它叫做扎根

👉传输层👈

传输层在网络层提供的不可靠服务之上，主要负责两台计算机之间的端到端的通信，为应用层提供可靠的数据传输服务。

再谈端口号

端口号的作用

端口号（Port）标识了一个主机上进行网络通信的不同的应用程序，当主机从网络中获取数据时，数据需要自底向上进行交付，而上层存在多个应用程序，那么交付给哪一个应用程序就有端口号来决定。

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五元组标识一个通信

在 TCP / IP 协议中, 用 “源IP”，“源端口号”，“目的IP”，“目的端口号” 和 “协议号” 这样一个五元组来标识一个通信。其中 IP 地址和端口号标识网络中唯一的一个进程，而协议号是一个整数，用于标识传输层使用的协议类型。常见的传输层协议包括 TCP 协议、UDP 协议等。

五元组可以通过 netstat 命令来查看

-a：显示所有网络连接，包括正在监听的和建立的连接。
-n：以数值形式显示网络地址和端口号，而不是域名和服务名。
-p：显示与连接相关的进程和程序名。
-r：显示当前系统的路由表信息。
-s：显示网络统计信息，如 TCP 和 UDP 的错误、丢包等。
-t：显示所有 TCP 连接。
-u：显示所有 UDP 连接。
-l：显示处于监听状态的连接。

netstat -nltp #显示TCP连接
netstat -nlup #显示UDP连接

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端口号范围划分

0 - 1023：知名端口号，HTTP，FTP，SSH 等这些广为使用的应用层协议，它们的端口号都是固定的。
1024 - 65535：操作系统动态分配的端口号。客户端程序的端口号，就是由操作系统从这个范围分配的。

认识知名端口号

有些服务器是非常常用的，为了使用方便，人们约定一些常用的服务器，都是用以下这些固定的端口号：

ssh 服务器，使用 22 端口
ftp 服务器，使用 21 端口
telnet 服务器, 使用 23 端口
http 服务器, 使用 80 端口
https 服务器, 使用 443 端口

执行下面的命令，可以看到知名端口号。

cat /etc/services
vim /etc/services

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sshd 是 Secure Shell Daemon 的缩写，它是 OpenSSH 服务器的守护进程，其端口号是 22。

一个进程可以绑定多个端口号吗？

一个进程可以绑定多个端口号。因为在计算机网络中，一个进程可能需要提供不同的服务或处理不同类型的数据流，因此需要监听不同的端口来处理来自网络的不同请求。

例如：一个 Web 服务器进程可能需要同时监听 HTTP 和 HTTPS 协议的请求，因此需要绑定80和443端口。

一个端口号可以被多个进程绑定吗？

通常情况下，一个端口号只能被一个进程绑定。这是因为端口号用于标识网络上的特定服务，当客户端尝试连接到服务器的某个端口时，操作系统需要知道哪个进程负责处理该连接请求。如果多个进程绑定到同一个端口号，操作系统将无法确定应该将连接请求发送给哪个进程。因此，当一个进程试图绑定到已经被另一个进程占用的端口时，操作系统通常会返回错误。

但是如果采取的通信协议不同，就可以绑定同一个端口号。例如：一个进程可以使用 TCP 协议绑定到端口号 80，而另一个进程可以使用 UDP 协议绑定到端口号 80。这是因为操作系统不仅根据端口号，还根据通信协议来区分不同的服务。因此，当客户端尝试连接到服务器的某个端口时，操作系统会根据客户端使用的通信协议来确定应该将连接请求发送给哪个进程。

某个报文经过网络传输到达了指定的计算机，它是如何交给指定的进程处理的呢？

当进程调用 accept 函数获取到一个新连接后，会返回一个文件描述符。那么一个连接相当于就是一个文件，而接收到报文就相当于将数据放入到文件的接收缓冲区中，此时进程就收到了这些数据了。那么现在的问题就转换成如何通过进程绑定的端口号来找到进程了。

当一个报文到达指定的计算机时，它首先会被网络协议栈处理。网络协议栈会根据报文中的信息，如目标 IP 地址和目标端口号，来确定报文应该交给哪个进程处理。操作系统会维护一个端口号到进程的映射表，当网络协议栈确定了报文应该交给哪个端口号时，它会查询这张映射表，找到对应的进程，然后将报文传递给该进程进行处理。

netstat

netstat 是一个用来查看网络状态的重要工具。

语法： netstat [选项]
功能：查看网络状态
常用选项：

n 拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字
l 仅列出有在 Listen (监听) 的服务状态
p 显示建立相关链接的程序名
t（tcp）仅显示 tcp 相关选项
u（udp）仅显示 udp 相关选项
a（all）显示所有选项，默认不显示 LISTEN 相关

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pidof

pidof 命令用于查找指定名称进程的进程 ID。

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pidof HttpServer | xargs kill -9命令的作用是强制杀死名为 HttpServer 的进程。首先，pidof HttpServer 命令会查找名为HttpServer 的进程的进程 ID。然后，这些进程 ID 会通过管道传递给 xargs kill -9命令。xargs 命令会将接收到的进程 ID 作为参数传递给 kill -9 命令。最后，kill -9 命令会向这些进程发送 SIGKILL 信号，强制杀死这些进程。

xargs 命令是一个给命令传递参数的过滤器，也是组合多个命令的一个工具。它可以将管道或标准输入（stdin）数据转换成命令行参数传递给后一个命令，也能够从文件的输出中读取数据。xargs还可以将单行或多行文本输入转换为其他格式，例如多行变单行，单行变多行

将文件的时间更为最新时间

ls | xargs touch

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将当前目录下文件名中包含 “foo” 的所有文件删除

find . -name "*foo*" | xargs rm -rf

👉UDP协议👈

UDP协议端格式

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UDP 报文分为 UDP 报头和 UDP 数据区两部分。报头由 4 个 16 位长（2字节）字段组成，分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度和校验值。

源端口：这个字段占据 UDP 报文头的前 16 位，通常包含发送数据报的应用程序所使用的 UDP 端口。接收端的应用程序利用这个字段的值作为发送响应的目的地址。
目的端口：接收端计算机上 UDP 软件使用的端口，占据 16位。
长度：该字段占据 16 位，表示 UDP 数据报长度，包含 UDP 报文头和 UDP 数据长度。因为 UDP 报文头长度是 8 个字节，所以这个值最小为 8。
校验值：该字段占据 16 位，可以检验数据在传输过程中是否被损坏。如果数据报未被损坏，网络协议栈会将其传递给上层应用程序进行处理。但是如果数据报在传输过程中丢失或损坏，UDP 协议并不会对其进行重传。