Linux网络协议之UDP协议(传输层)

news2024/9/20 22:20:56

Linux网络协议之UDP协议(传输层)

文章目录

  • Linux网络协议之UDP协议(传输层)
    • 1.深入理解传输层
      • 1.1 对于端口号的理解
      • 1.2 端口号范围
      • 1.3 常用的知名端口号
      • 1.4 进程和端口号的两个问题
      • 1.5 查看网络状态命令(netstat)
    • 2.UDP协议
      • 2.1 UDP协议格式
      • 2.2 UDP的特点
      • 2.3 面向数据报
      • 2.4 UDP的缓冲区
      • 2.5 基于UDP协议的应用层协议
      • 2.6 UDP使用注意事项
      • 2.7 UDP在内核中的实现
      • 2.8 16位的UDP校验原理


1.深入理解传输层

1.1 对于端口号的理解

传输层是负责端对端之间的传输,端指的是端口(port);TCP协议和UDP协议都是传输层的协议

  • 端口(Port)标识一个主机上进行网络通信的不同的应用程序。当主机从网络中获取到数据后,需要自底向上进行数据的交付,而这个数据最终应该交给上层的哪个应用处理程序,就是由该数据当中的目的端口号来决定的
  • 从网络中获取的数据在进行向上交付时,在传输层就会提取出该数据对应的目的端口号,进而确定该数据应该交付给当前主机上的哪一个服务进程
  • 端口号如何找到进程?内核实现通过哈希算法,端口号对应进程PID

请添加图片描述

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

请添加图片描述

请添加图片描述

  • 源IP地址:发送数据的主机IP
  • 目标IP地址:最终接收数据主机IP
  • 源端口号:发送数据主机中发送数据的进程
  • 目标端口号:最终接收数据主机中要接收数据的进程

1.2 端口号范围

  • 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

1.3 常用的知名端口号

有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端口号
  • FTP服务器:使用21端口号
  • Telnet服务器:使用23端口号
  • HTTP服务器:使用80端口号
  • HTTPS服务器:使用443端口号

使用命令 cat /etc/services 可以查看指明端口号

请添加图片描述

说明一下: 文件中的每一行对应一种服务,它由4个字段组成,每个字段之间用TAB或空格分隔,分别表示“服务名称”、“使用端口”、“协议名称”以及“别名”

一点提醒:一个进程可以绑定多个端口号,一个端口号只能绑定一个进程


1.4 进程和端口号的两个问题

第一个问题:一个端口号是否可以被多个进程绑定?

  • 一个端口号绝对不能被多个进程绑定,因为端口号的作用就是唯一标识一个进程,如果绑定一个已经被绑定的端口号,就会出现绑定失败的问题

第二个问题:一个进程是否可以绑定多个端口号?

  • 一个进程是可以绑定多个端口号的,这与“端口号必须唯一标识一个进程”是不冲突的,只不过现在这多个端口唯一标识的是同一个进程罢了
  • 我们限制的是从端口号到进程的唯一性,而没有要求从进程到端口号也必须满足唯一性,因此一个进程是可以绑定多个端口号的

总结:一个进程可以绑定多个端口号,一个端口号只能绑定一个进程


1.5 查看网络状态命令(netstat)

netstat是一个用来查看网络状态的重要工具

其常见的选项如下:

  • 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
  • a (all)显示所有选项,默认不显示LISTEN相关
  • u (udp)仅显示udp相关选项
  • t (tcp)仅显示tcp相关选项

请添加图片描述

一些其他命令补充:

iostat命令:主要用于输出磁盘IO和CPU的统计信息

其常见的选项如下:

  • c:显示CPU的使用情况
  • d:显示磁盘的使用情况
  • N:显示磁盘列阵(LVM)信息
  • n:显示NFS使用情况
  • k:以KB为单位显示
  • m:以M为单位显示
  • t:报告每秒向终端读取和写入的字符数和CPU的信息
  • V:显示版本信息
  • x:显示详细信息
  • p:显示磁盘分区的情况

我们来试下这个命令,比如我们要查看磁盘IO和CPU的详细信息

请添加图片描述

CPU属性值说明:

  • %user:CPU处在用户模式下的时间百分比
  • %nice:CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比
  • %system:CPU处在系统模式下的时间百分比
  • %iowait:CPU等待输入输出完成时间的百分比
  • %steal:管理程序维护另一个虚拟处理器时,虚拟CPU的无意识等待时间百分比
  • %idle:CPU空闲时间百分比

pidof命令:可以通过进程名,查看进程id

例如,我们用pidof命令查看我们自己编写的一个死循环进程:

请添加图片描述

pidof命令可以配合kill命令快速杀死一个进程

请添加图片描述


ipconfig命令:用于显示或者设置网络设备

请添加图片描述

一点解释:

  • inet:IP地址
  • netmask:子网掩码
  • vroadcast:广播
  • ether:以太网

2.UDP协议

2.1 UDP协议格式

请添加图片描述

内核中的UDP报头结构定义:

请添加图片描述

  • 16位源端口:数据从哪一个端口发出来的,也就是数据从哪一个进程发送出来的
  • 16位目的端口:数据想要到哪一个端口去,也就是数据想要去往哪一个进程
  • 16位UDP长度:表示整个数据报(UDP头部+UDP数据)的最大长度
  • 16位的UDP校验和:校验数据在传输过程中是否失真,数据在传输的过程中需要经过很多链路设备,如果在转发过程中有某个字节损坏,就相当于整个这个数据失真了,如果UDP接收方校验和出错,就会直接将数据丢弃掉,且不会通知发送方
  • 如果校验和出错, 就会直接丢弃

16位能够表示的数据最大位长度位2^16=65536—>指的是UDP数据的最大长度

网络每一层主要都要解决两个问题:

第一个问题:如何做到数据和报头的有效分离?

  • UDP报头是定长的8字节,可以将报头分离。报头的16位UDP长度减去8字节,就是数据长度

第二个问题:如何做到向上交付给什么谁?

  • 传输层向上交付,交付给应用层,实际是交付给应用层的某个进程,目的端口号确认交付给哪个进程

2.2 UDP的特点

UDP传输的过程类似于寄信,其特点如下:

  • 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

注意:报文在网络中进行路由转发时,并不是每一个报文选择的路由路径都是一样的,因此报文发送的顺序和接收的顺序可能是不同的


2.3 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

2.4 UDP的缓冲区

UDP的socket既能读, 也能写, 这个概念叫做全双工

UDP缓冲区:

  • 发送缓冲区:将应用层提交给传输层的应用数据打上UDP报头之后就提交给网络层继续传输
  • 接收缓冲区:去掉UDP报头之后,将数据递交给应用层,UDP并不保证数据的可靠,以及有序

对于UDP的理解:

  • 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
  • 发送缓冲区:将应用层数据打上UDP报头后直接递交给网络层
  • 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
  • 接收缓冲区:去掉UDP报头后将数据递交给应用层
  • UDP协议并不保证数据的有序到达

2.5 基于UDP协议的应用层协议

  • NSF: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
  • 也包括自己写UDP程序时自定义的应用层协议

2.6 UDP使用注意事项

  • UDP包头中UDP最大长度只有16位,说明UDP能够传输的数据最大的长度是64k(包括报头)

  • 如果我们需要传输的数据超过64k,就需要在应用层手动进行分包,多次发送,并且在接收端手动拼装


2.7 UDP在内核中的实现

请添加图片描述

如何进行数据拼接?只需要用udphdr定义变量,在和数据进行拼接即可。(比如memcopy)


2.8 16位的UDP校验原理

请添加图片描述

结论:发送方进行填充,接收方进行校验

对接收方:进行校验

  • 如果校验成功(对所有16个比特位相加和全为1),会将数据交给应用层
  • 如果校验失败,即使数据已经到达了接收方传输层的UDP协议,也会被丢弃,有可能在传输的过程中失真

对发送方:发送填充

  • 将除了校验的16位比特位,其余的按照16个比特位相加,在相加的过程中如果出现比特位超过16位的情况需要进行回卷
  • 回卷的策略:最高位+低16位 计算出来的新值
  • 加完的结果进行反码运算
  • 将反码运算的结果放到16位的校验和当中
    请添加图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/99322.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

基于nodejs仿京东商城系统的设计与实现.zip(论文+源码+ppt文档+视频录制)

第一章绪论 3 1.1项目开发的背景和意义 3 1.2国内外研究的现状 3 1.3研究的主要内容 4 第2章系统相关技术介绍 4 2.1 相关技术介绍 4 2.2 系统环境开发条件 5 第三章系统分析 6 3.1可行性分析 6 3.1.1技术性可行性 6 3.1.2经济性可行性 6 3.1.3操作性可行性 7 3.2功能需求分析 …

(Java)【深基9.例1】选举学生会

【深基9.例1】选举学生会 一、题目描述二、输入格式三、输出格式四、样例输入五、样例输出六、失败经历七、正确代码八、正确思路及易错点(1)题目分析(2)思路分析(3)StringBuffer: 线程安全的可变字符串①S…

二十四、CANdelaStudio深入-ExtData编辑

本专栏将由浅入深的展开诊断实际开发与测试的数据库编辑,包含大量实际开发过程中的步骤、使用技巧与少量对Autosar标准的解读。希望能对大家有所帮助,与大家共同成长,早日成为一名车载诊断、通信全栈工程师。 本文介绍CANdelaStudio的ExtData编辑,欢迎各位朋友订阅、评论,…

推荐系统学习笔记-deep crossing

由来 2016年由微软提出, 完整的解决了特征工程、稀疏向量稠密化, 多层神经网络进行优化目标拟合等一系列深度学习在推荐系统的应用问题。 这个模型涉及到的技术比较基础,在传统神经网络的基础上加入了embedding, 残差连接等思想&…

K8s CICD实战

K8s Network之Ingress PDF路径: 链接:https://pan.baidu.com/s/17DxUD8KN7pU1UKIR1Ejemg 提取码:dwf5 一、如果项目需要修改某些代码,怎么办? (1)重新打成jar包 (2)重新制作Dockerf…

javaSE - 异常(Exception 或 RuntimeException)

一、异常的背景 1.1、初识异常 其实在我们开发中,就是代码出现意外状况。影响到程序的运行。 其实,在我们接触代码开始,就一直在接触异常,只是从来没有分类。 这点在java中,更加明显。 现在我们就来基本了解一下异常。…

web靶场搭建之帝国cms7.5

目录 一、漏洞描述 二、漏洞环境 三、环境搭建 四、漏洞复现 后台getshell(CVE-2018-18086) 漏洞原理: 漏洞复现: 源码审计: 代码注入 (CVE-2018-19462) 漏洞原理: 漏洞复现: 源码审计: 后台X…

Innodb存储引擎-表(逻辑存储结构、行记录格式、数据页结构)

文章目录表索引组织表InnoDB逻辑存储结构表空间(tablespace)段(segment)区(extent)页(page)行(record)行记录格式compactRedundant行溢出数据Compressed 和 Dynamic 行记录格式CHAR的行结构存储数据页结构File Header & Page Header & File TrailerInfimum 和 Supremum…

springboot《1》

map的映射 package com.kob.backend.controller.pk;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.util.HashMap; import java.util.Map;RestControllerRequestMapping("…

国产软件的「硬替代」与「软着陆」之辨

作者 | 曾响铃 文 | 响铃说 疫情倒逼、政策驱动、市场化博弈、国际形势拉锯等等一系列的因素正在综合影响国产软件的走势。在国内,国产软件替代化进程持续加速,国产软件正迎来逆势增长的“窗口期”。 与此同时,从中央到地方,政…

项目中pom.xml文件变灰且中间有横杠改怎么解决?

目录 问题描述: 问题解决: 💟 创作不易,不妨点赞💚评论❤️收藏💙一下 问题描述: 项目中的部分pom.xml文件是没问题的,部分pom.xml文件没有被识别,变灰且有横杠。 原因:操作的时…

力扣(LeetCode)163. 缺失的区间(C++)

模拟 将 lowerlowerlower 和 upperupperupper 加入数组,避免边界判断。 一次遍历,相邻元素差 111 ,无缺失;相邻元素差 222 ,缺失中间的一个数;相邻元素相差大于 222 ,缺失中间一段数。根据格式…

Less知识点整理

Less 官方文档 在线Less编译工具 Less主要语法 1、变量xxx 2、嵌套 规则嵌套和冒泡 规则(例如 media 或 supports)可以与选择器以相同的方式进行嵌套。 规则会被放在前面,同一规则集中的其它元素的相对顺序保持不变。这叫做冒泡&#xff08…

计算机毕设Python+Vue新能源汽车销售管理系统(程序+LW+部署)

项目运行 环境配置: Jdk1.8 Tomcat7.0 Mysql HBuilderX(Webstorm也行) Eclispe(IntelliJ IDEA,Eclispe,MyEclispe,Sts都支持)。 项目技术: SSM mybatis Maven Vue 等等组成,B/S模式 M…

Oracle21C:Windows版本的安装、卸载、环境变量配置、避坑指南|ORA-12514|为什么安装目录没有bin目录

前言 1、适读对象 安装Oracle21C过程中,被各种报错反复折磨,终不得其法,难以正常使用Oracle。 2、各种工具下载 1)Oracle下载地址:官网下载页面 2)navecat下载地址:navecate 2)sqlp…

基于JAVAWEB的湛江海鲜批发选购系统

开发工具(eclipse/idea/vscode等): 数据库(sqlite/mysql/sqlserver等): 功能模块(请用文字描述,至少200字):

1W字文:什么是 回表查询、索引覆盖、最左匹配原则?聚集索引、非聚集索引的区别?

文章很长,而且持续更新,建议收藏起来,慢慢读!疯狂创客圈总目录 博客园版 为您奉上珍贵的学习资源 : 免费赠送 :《尼恩Java面试宝典》 持续更新 史上最全 面试必备 2000页 面试必备 大厂必备 涨薪必备 免费赠送 经典…

超市进销存系统的设计与实现

开发工具(eclipse/idea/vscode等): 数据库(sqlite/mysql/sqlserver等): 功能模块(请用文字描述,至少200字): 该小型超市进销存系统主要针对模块管理,用户管理,进货管理,销售管理, 库…

HTTP 协议详解

目录 前言 1、HTTP 介绍 2、URL介绍 1)了解 URL 和 URI 2)URL 格式 3)URL encode 3、HTTP 协议格式 1)请求报文格式 2)响应报文格式 3)协议格式总结 4、HTTP 请求(Request&#xff0…

JavaEE【Spring】:SpringBoot 热部署

文章目录一、添加框架二、Settings 开启项目自动编译三、开启运行中热部署1、低版本配置(idea 2021.2 之前的版本)2、高版本设置(idea 2021.2 之后的版本)四、使用 Debug 启动(非Run)一、添加框架 增加 sp…