传输层:UDP协议

news2024/11/27 10:34:39

传输层中有两个重要的协议:TCP协议和UDP协议。

本博文分享的是UDP协议,本文将从UDP的协议格式、UDP的特定以及其缓冲区入手。

传输层

传输层的作用是负责数据能够从发送端传输到接收端,主要是传输策略。

端口号

端口号标识的是一个主机上进行通信的不同的应用程序,通过IP+PORT,便能够确认全网唯一一个进程。

比如上图中的是:端口号80,便是HTTP的服务器的端口号,这些端口号都是唯一的,不可更改的。

在TCP/IP协议中, 用 "源IP", "源端口号", "目的IP", "目的端口号", "协议号" 这样一个五元组来标识一个通信(可以通过netstat -n查看)。

通过源IP+源端口号便可得知数据的起点,通过目的IP和目的端口号便可以将数据传输到目的地。协议号比如图中的是TCP(6),表示的是使用了TCP这个协议,6号是TCP的协议号。

端口号范围划分

端口号划分为两部分:【0,1023】和【1024,65535】。

0 - 1023: 知名端口号, HTTP, FTP, SSH等这些广为使用的应用层协议, 他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(Well-Know Port Number)

一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

执行这个的命令, 可以看到知名端口号:cat /etc/services

关于端口号的两个常见问题

①一个进程可以绑定多个端口号吗?

答案是可以的,一个进程可以有多个端口号。

②一个端口号可以绑定多个进程吗?

答案是不可以

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) 的服務状态
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

 pidof

在查看服务器的进程id时非常方便。

语法: pidof [进程名]

 
功能:通过进程名, 查看进程id

DUP协议

分享点:UDP协议端格式、UDP的特点、UDP的缓冲区,使用UDP的注意事项和基于UDP的应用层协议。

UDP协议端格式

UDP协议端格式由报头和有效载荷组成,报文是固定占8个字节。 在UDP中,如果数据报的校验出现错误,那么会直接丢弃。

UDP的封装/解包,分用

在UDP协议的数据报中,封装便是添加固定的8位的报头,解包就是将报文和报头分开,分用就是将数据交付给目的端口号的特定的进程。

UDP的特点

UDP传输的过程类似于寄信,那么其特点有以下几点:

①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。

 

②不可靠:没有确认机制, 没有重传机制; 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。

 

③面向数据报:不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。

解释面向数据报

面向数据报就是应用层交给UDP多长的报文, UDP原样发送, 既不会拆分, 也不会合并。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个字节, 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,即即写即发。

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。

因此,在UDP中,其套接字socket,既能读,又能写(sendto,recvfrom能够同时被调用),这叫做全双工。

UDP的注意事项

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).然而64K在当今的互联网环境下, 是一个非常小的数字.如果我们需要传输的数据超过64K, 就需要在应用层手动的分包, 多次发送, 并在接收端手动拼装。

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,也有我们自己写的UDP程序的应用层协议。

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