传输层协议--UDP

news2025/1/22 17:52:23

引入

传输层负责数据能够从发送端传输到接收端。

端口号(Port)

端口号标识了一个主机上进行通信的一个进程。

两个问题:

1. 一个进程可以绑定多个端口号吗?--可以

2.一个端口号可以绑定多个进程吗?--不可以

我们需要维护的是一个端口号唯一确定一个进程,这关系好比函数(一个x只能唯一确定一个y才是函数关系,但是y可以对应多个x,y=x²是函数,但是y²=x不是函数),一个端口号只能绑定一个进程,一个进程却可以绑定多个端口号

netstat指令

用来查看网络状况的重要工具

进程的标准输入VS命令行参数

pidof HttpServer | xargs kill -9

xargs 的作用: 将标准输入的内容转化为命令行参数 (HttpServer是程序名称)

上面是一些引入的知识,方便后面介绍使用

UDP的协议格式

几乎任何协议都要解决2个问题:

1 . 如何分离(封装) 2. 如何交付(解包) 

1. 如何分离?

UDP是固定长度的报头,可以直接将报头和有效载荷分离

2. 如何交付

根据报头中的16位端口号,进行向上交付(进程绑定了端口号)

   1. 为什么我们在应用层编写代码时候,每一次写端口号的时候,都喜欢用 uint16_t ?

                 2.UDP是如何提取整个报文的? 

  1. 因为协议用的是端口号是16位的;

                 2.  UDP具有将报文一个一个正确接受的能力的,UDP是面向数据报的,通过固定长度的报头可以获取到16位udp长度

理解报文本身

首先,我们有一个很基本的认识,操作系统的底层大部分都是C语言写的。报文在不同主机间通过网络交流传输,肯定是有大量的报文的,那OS该怎么管理他们呢?C++以及java语言的学习者,可能很容易想到类,对象之类的东西,但是 OS的底层主要是 C语言,C是用的什么呢? --结构体

struct udp_hdr
{
    uint32_t src_port:16;    //源端口号
    uint32_t dst_port:16;    //目的端口号 
    uint32_t udp_len:16;     //UDP长度
    uint32_t udp_check:16;   //udp 检验和
}

这个  : 大家有没有一点熟悉,对,位断 ,有想要进一步了解这方面知识的uu移步 :

https://blog.csdn.net/qq_59293418/article/details/122667301?sp

UDP的特点

无连接

不可靠

首先,我想强调的一点是,这里的不可靠并不是一个贬义词,和生活场景是不一样的。UDP不可靠的同时也确保了其简单和高效,像现在很多直播,视频平台就喜欢用UDP协议,其简单高效已于维护,即使是偶尔出现掉帧(数据包丢失等)情况,也是在大多数人可以接受的范围内的。

面向数据报

深入理解 IO类接口

之前写UDP或者TCP的相关代码时候经常会使用到 read/write/sendto/recvfrom/recv/send这些IO类接口。很容易以为这些函数是负责和网络交互的,其实不然,我们通过下面这个图简单分析以下

什么时候发送数据,发送多少数据,发送出错了怎么办?

 不用焦虑,这些问题OS会处理的,UDP不用负责这些。

所以,我们有了这个结论: 这些IO类接口本质的工作是将内容从用户层拷贝到内核层,至于接下来的发送系类的事就安心交给OS就好了,他们本身也只是 拷贝函数

UDP的全双工VS半双工
 

UDP的缓冲区

UDP本身没有真正意义上的发送缓冲区,他只管发送,不处理出错的问题,

但UDP具有接收缓冲区,所以UDP的socket既能读又能写,这叫全双工

怎么直观理解全双工和半双工呢

在平常的正常人际交流中,我们通常是比较客气绅士的,两个人说话会等对方说完,确认听清和理解后给出反应(这就是半双工),但是当我们有了冲突矛盾,说话也没有那么客气了,也不在乎别人说什么,这个时候大家都在说话,吵吵闹闹的状态(全双工)。

简单来说: 全双工既在输出,也在接收,半双工只能进行单一的输出或者输入

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