目录
前言
端口号的拓展
端口号范围划分
netstat
pidof
UDP协议
UDP协议端格式
UDP的特点
面向数据报
UDP的缓冲区
UDP使用注意事项
基于UDP的应用层协议
前言
我们前面讲完了http和https协议,它们都属于应用层,按照TCP/IP五层模型,我们下一层该讲解传输层了。传输层又分为TCP协议和UDP协议,五层模型都以TCP/IP命名,可想而知TCP重要性。所以本章及后面的章将详细讲解TCP和IP,以及它们之间的区别。
端口号的拓展
我们之前说了,端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序(进程)。利用ip地址+端口号可以定位全球上唯一一个进程。
知道了ip地址,便知道了对方主机的位置;至于传送给哪个应用处理程序,是根据端口号决定的。每个应用处理程序都会有一个或多个端口号。
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 -nltp查看);
端口号范围划分
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.
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等等
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.例如我们平常运行自己程序所用的是8080端口,或其它端口都可以
我们可以使用以下指令来查看所有的知名端口号:
cat /etc/services
我们自己在写程序使用端口号时,要尽量与这些知名端口号避开。
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) 的服务状态
- 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
例如我们平常所用的
netstat -nltp
即将所有全部显示为数组,然后仅显示listen相关的服务,然后显示与tcp相关连接的程序名字。
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
当我们运行起来一个进程后,使用pidof可以直接找到对应的pid,而不用使用ps和grep找了。
我们也可以搭配xargs使用,它可以将管道的内容作为命令行参数使用,我之前在讲linux基础命令时也有讲过。
例如平常使用管道时:
cat log.txt | tail -10
该命令是先输出log.txt里的内容,然后作为输入传送给tail,然后取后10行的内容并输出。
xargs:
pidof HttpServer | xargs kill -9
该命令会将得到的HttpServer的pid,作为kill的参数,相当于是kill -9 pid.
UDP协议
UDP协议端格式
我们首先要知道几乎任何协议都要优先解决两个问题:
a.如何分离(封装) b.如何交付
至于是如何解决的,每个协议的方式不一样,UDP采用的是定长报头的方式来解决的。
其中数据(有效载荷)是上一层应用层的数据,上面8个字节便是UDP的报头。
16位UDP长度 是UDP报头的长度和数据的长度之和。所以提取数据时,要将16位UDP长度-8字节便是数据的长度了。
这样,问题便解决了:
a.如何分离:采用固定长度(8字节)的报头,将报头和数据(有效载荷)分离
b.如何交付:分离出来后,根据报头中的16位目的端口号,进行向上交付。因为进程bind了端口号,知道端口号便知道交给哪个进程。
所以,这也能解释
a.我们平常编写代码时,端口号通常使用uint16_t类型,因为端口号是16位的。
b.udp是如何提取完整报文的?先提取固定长度的报头,再根据报头中的16位udp长度 -8,剩下的长度便是数据总长度了。这同时也说明UDP是面向数据报的,这个后面会详细说明。
UDP的特点
- 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;
- 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;
- 面向数据报: 不能够灵活的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;
总之就是,你发几次,我就严格的收几次,不会多也不会少。
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, 这个概念叫做 全双工
UDP使用注意事项
我们注意到, 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
当然, 也包括你自己写UDP程序时自定义的应用层协议.
到这里,UDP协议的内容就讲解完了,当然这个比较简单,TCP是我们要讲解的重点,下一章,我们将详细介绍TCP协议。