传输层协议—

传输层协议——UDP协议

一、传输层

二、再谈端口号

端口号的划分

知名端口号

pidof

netstat命令

三、UDP协议

1、UDP协议格式

2、UDP协议特点

3、UDP协议的缓冲区

四、基于UDP的应用层协议

一、传输层

上一篇文章我们所讲到的HTTP协议和HTTPS协议，是属于应用层协议。我们知道在网络的七层模型中，应用层的下面一层就叫做传输层，应用层需要先将数据交给传输层，由传输层对数据做进一步处理后再将数据继续向下进行交付。而传输层负责可靠性传输，确保数据能够可靠地传送到目标主机。传输层常用的协议就是UDP协议和TCP协议。

今天我们先来讲一讲UDP协议。

二、再谈端口号

通过前面的学习，我们知道，端口号可以标识一个主机上进行网络通信的唯一的一个进程。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软件进程，就是由该数据当中的目的端口号来决定的。

因为最终我们需要将数据交给应用层，而且是通过传输层将最终数据交给应用层的，所以传输层必定能够提取出相应的端口号，从而知道应该将数据交付给应用层的哪一个进程。因此端口号应该是属于传输层。

在TCP/IP协议中，我们使用“源IP地址”，“源端口号”，“目的IP地址”，“目的端口号”，“协议号”这样一个五元组来标识一个通信。协议号用来标识通信所使用的协议（TCP还是UDP）。

端口号的划分

端口号是一个16位整数，因此端口号的范围是0 ~ 65535：

0 ~ 1023：知名端口号。比如HTTP，FTP，SSH等这些广为使用的应用层协议，它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。

知名端口号

因为有些服务器是非常常用的，所以这些服务器的端口号一般都是固定的：

ssh服务器：22端口。
ftp服务器：21端口。
telnet服务器：23端口。
http服务器：80端口。
https服务器：443端口。

pidof

pidof命令：可以通过进程名，查看进程的id。使用：pidof 进程名

netstat命令

netstat是一个用来查看网络状态的命令。

其常见的选项：

n：拒绝显示别名，能显示数字的全部转换成数字。
l：仅列出处于LISTEN（监听）状态的服务。
p：显示建立相关链接的程序名。
t(tcp)：仅显示tcp相关的选项。
u(udp)：仅显示udp相关的选项。
a(all)：显示所有的选项，默认不显示LISTEN相关。

三、UDP协议

1、UDP协议格式

UDP协议格式如下：

说明：

16位源端口号：表示数据从应用层的哪个服务进程来。
16位目的端口号：表示数据要到服务端的哪个进程去。
16位UDP长度：表示整个数据报（UDP报头+UDP数据）的长度。
16位UDP检验和：如果UDP报文的检验和出错，就会直接将报文丢弃。

我们在应用层看到的端口号大部分都是16位的，其根本原因就是因为传输层协议当中规定了端口号是16位的。

UDP协议如何分离报头和有效载荷（如何进行封装）

UDP协议采取的是定长报头的方式，即UDP协议的报头大小为8字节。如果传输层拿到一个UDP数据报文，会直接读取最前面的8字节，就是报头。这样就可以将报头和有效载荷分离。

UDP协议如何向上进行交付

UDP协议会根据16位端口号向上进行交付。因为应用层的进程一定是绑定了端口号的。

UDP协议如何知道得到的是否是一个完整的报文

在传输层，将报头和有效载荷分开后，提取出报头中的16位UDP长度，用其减去报头固定长度8字节，就是有效载荷的大小。

在内核中，UDP报头实际就是一个位段类型。

封装报头的本质，其实就是在传输层创建一个UDP报头类型的变量，然后填充位段当中的各个字段，此时就得到了一个UDP报头。

2、UDP协议特点

UDP的特点：
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。

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；而不会循环调用10次recvfrom，每次接收10个字节。