UDP协议的位置

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：

• 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。

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  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协议本身并不涉及交付有效载荷给上层的协议的过程。UDP是一种无连接的传输协议，不对数据包的内容进行解析和处理。
实际上，是将UDP有效载荷交付给上层对应的协议处理的。应用程序在使用UDP协议发送和接收数据时，会约定好数据包的格式和含义，以便接收方的应用程序能够正确解析和处理接收到的数据。

例如，当一个应用程序使用UDP协议发送DNS查询请求时，它会构造一个UDP数据包，其中有效载荷包含了DNS查询的相关信息。在接收方，如果有一个DNS服务器应用程序在监听UDP端口，它会接收该数据包，并根据DNS协议的规范进行解析和处理有效载荷中的DNS查询请求，UDP本身不参与其中。

UDP使用注意事项

需要注意的是，UDP协议报头当中的UDP最大长度是16位的，因此一个UDP报文的最大长度是64K（包含UDP报头的大小）。

然而64K在当今的互联网环境下，是一个非常小的数字。如果需要传输的数据超过64K，就需要在应用层进行手动分包，多次发送，并在接收端进行手动拼装