UDP协议的位置

在这里插入图片描述
在网络套接字编程时用到的各种接口，是位于应用层和传输层之间的一层系统调用接口，这些接口是由系统提供的。我们可以通过这些接口来搭建上层应用，比如HTTP协议。我们经常说HTTP协议是基于TCP的，实际就是因为HTTP是在网络套接字编程时使用TCP相关接口的基础上搭建的。

基于UDP的应用协议有：

NFS：网络文件系统
TFTP：简单文件传输协议
DHCP：动态主机配置协议
BOOTP：启动协议（用于无盘设备启动）
DNS：域名解析协议

UDP协议的特点

无连接：知道对端的IP的端口号就能直接传输，不需要进行连接。
不可靠：UDP没有提供可靠的数据传输保证。它不使用确认、重传和流量控制等机制，因此数据包可能会丢失、重复、乱序或损坏。如需可靠性，需要在应用层实现相应的机制。
面向数据报：不能够灵活地控制读写数据的次数和数量

面向数据报

应用层交给UDP多长的报文，UDP就原样发送，既不会拆分，也不会合并，这就叫做面向数据报。

比如用UDP传输100个字节的数据：

如果发送端调用一次sendto，发送100字节，那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom，接收100个字节；而不能循环调用10次recvfrom，每次接收10个字节。

UDP的缓冲区

UDP没有真正意义上的发送缓冲区。调用sendto会直接交给内核，由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输动作。
UDP具有接收缓冲区。但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致；如果缓冲区满了，再到达的UDP数据就会被丢弃。
UDP的socket既能读，也能写，因此UDP是全双工的。

为什么UDP要有接收缓冲区？

如果UDP没有接收缓冲区，那么就要求上层及时将UDP获取到的报文读取上去，如果一个报文在UDP没有被读取，那么此时UDP从底层获取上来的报文数据就会被迫丢弃。

UDP协议的格式

UDP协议的格式如下图：
在这里插入图片描述

16位源端口号：指定发送方的应用程序使用的端口号
16位目的端口号：指定接收方的应用程序使用的端口号
16位UDP长度：表示整个数据报(UDP首部+UDP数据)的最大长度
16位UDP校验和：用于检测传输中是否发生错误。校验和字段可以选填，如果填写了，则需要进行校验和计算，否则置为0。

  UDP如何将报头与有效载荷进行分离

UDP的报头中只含有四个字段，每个字段的长度都是16位，总共8字节，因此UDP实际上采用的是定长报头。UDP在读取报文时读取完前8个字节后剩下的就是有效载荷。

UDP如何决定将有效载荷交付给上层对应的协议？

UDP上层有很多的应用层协议，UDP必须想办法将有效载荷交给对应的上层协议，也就说交给应用层对应的进程。
应用层的每一个网络进程都会绑定一个端口号，服务端进程必须显示绑定一个端口号，客户端进程则是由系统动态绑定一个端口号。UDP就是通过报头中的目的端口号来找到对应的应用层进程的。
内核中采用了哈希的方式维护了端口号和进程ID之间的映射关系，因此传输层可以通过端口号找到对应的进程ID，进而找到对应的应用层进程。