【JavaEE初阶】 UDP协议的详细解析

🌲UDP协议概念

UDP是传输层的协议，功能即为在IP的数据报服务之上增加了最基本的服务：复用和分用以及差错检测。

🌴UDP协议端格式

UDP的传输形式是基于数据报的，UDP数据报分为首部和用户数据部分，整个UDP数据报作为IP数据报的数据部分封装在IP数据报中，UDP数据报文结构如图所示：

UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节，

首先我们的首部得包含我们发送方的端口和接收方的地址，这样我们的发送端才知道需要发向那里；接收方做出的响应才知道回给谁

1. 源端口： 源端口号，需要对方回信时选用，不需要时全部置0.

2. 目的端口：目的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。

其次我们还要申明一下我们所传送的数据的大小，这个大小应该包括首部和数据，大小为16比特位，数据大小为64kb（这里我们也可以看出UDP的一个弊端，在当今社会，64kb实在太小了，而由于一些原因，UDP所携带的数据大小暂时无法改变）

3. 长度：UDP的数据报的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部）

最后我们对于传送的数据还需要进行校验，也就是检错数据内容是否出错，该过程大致为先对原始数据进行计算并得出一个校验码，比如我们这里得到的校验和为：0xaabb；然后我们一起发送，接收端收到后，对数据报进行同样的计算，得出一个校验和，与0xaabb比较，不相同就丢弃

4. 校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃。该字段是可选的，当源主机不想计算校验和，则直接令该字段全为0.

校验和有很多种计算方法，博主这里就不赘述了。

感兴趣的可以取下方链接进行查看

UDP的校验和计算

🎄UDP的特点

UDP的传输类似于寄信

🚩无连接

知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接

就像寄信我们只需要知道对方的地址和具体位置就可以寄信了

🚩不可靠传输

没有任何安全机制，发送端发送数据报以后，如果因为网络故障该段无法发到对方，UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息

就像你给我寄信，结果信我没有收到，结果你那边也不知道我没有收到信，我也不知道你给我寄了信

🚩面向数据报

应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并；

用UDP传输100个字节的数据：

如果发送端一次发送100个字节，那么接收端也必须一次接收100个字节；而不能循环接收10次，每次接收10个字节

就相当于我寄信，我给邮递员叔叔一封信，邮递员叔叔只能一封信完整的给送过去，而不能拆开送

🚩缓冲区

UDP只有接收缓冲区，没有发送缓冲区：

UDP没有真正意义上的 发送缓冲区。发送的数据会直接交给内核，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；

就像寄信是直接交给邮递员叔叔，而收信可以先放在邮箱里放一会儿，等你有空了再去取

🚩全双工

UDP的socket既能读，也能写，这个概念叫做 全双工

就像你既可以作为寄信人，也可以作为发信人

🚩大小受限

UDP协议首部中有一个16位的最大长度。也就是说一个UDP能传输的数据最大长度是64K（包含UDP首部）。

就像是现在时代的飞速发展，一封信能承载的数据量也是非常小的

🍀基于UDP的应用层协议

• 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

当然，也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议

🎍扩展问题

这是一个经典面试题：

1. UDP本身是无连接，不可靠，面向数据报的协议，如果要基于传输层UDP协议，来实现一个可靠传输，应该如何设计？

2. UDP大小是受限的，如果要基于传输层UDP协议，传输超过64K的数据，应该如何设计？

以上两个问题答案类似，都可以参考TCP的可靠性机制在应用层实现类似的逻辑

例如：

• 引入序列号，保证数据顺序；
• 引入确认应答，确保对端收到了数据；
• 引入超时重传，如果隔一段时间没有应答，就重发数据

🎋TCP/UDP对比

我们说了TCP是可靠连接，那么是不是TCP一定就优于UDP呢？TCP和UDP之间的优点和缺点，不能简单，绝对的进行比较

• TCP用于可靠传输的情况，应用于文件传输，重要状态更新等场景；

• UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域，例如，早期的QQ，视频传输等。另外UDP可以用于广播；

归根结底，TCP和UDP都是程序员的工具，什么时机用，具体怎么用，还是要根据具体的需求场景去判定。

⭕总结

关于《【JavaEE初阶】 UDP协议的详细解析》就讲解到这儿，感谢大家的支持，欢迎各位留言交流以及批评指正，如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注，点赞，收藏支持一下！