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1、计算机网络协议分析与测试,第三章-2 UDP协议,第三章-2主要内容,UDP概述UDP数据报格式UDP 主要操作,第一节 UDP概述,UDP协议概述（User Datagram Protocol）UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。（尽力而为）虽然 UDP 用户数据报只能提供不可靠的交付，但 UDP 在某些方面有其特殊的优点。发送数据之前不需要建立连接，无连接的协议UDP 的主机不需要维持复杂的连接状态表，信宿收到UDP数据报之后不需要给出任何应答报文。每个数据报单独路由。UDP 用户数据报只有8个字节的首部开销。没有流量控制和确认机制，网络出现的
2、拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。,UDP协议概述（User Datagram Protocol）无连接，不存在连接建立的时延。信源端，传送数据的速度仅受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制。信宿端UDP把每个数据报放在队列中，应用程序每次从队列读一个数据报。不建立连接，也不需要维护连接状态，一台服务机可以同时向多个客户机传输相同的数据，如多播。吞吐量不受流量控制算法的调节，只受应用程序生成数据的速率、传输带宽、信源和信宿主机性能的限制。,UDP和TCP的最重要功能是将IP提供的端到端传递服务扩展到进程级。,UDP基本功能进程-进程数据传递差错检测,T
3、CP基本功能进程-进程数据传递差错检测可靠数据传递面向连接拥塞控制,UDP提供了不可靠的无连接传输服务。UDP使用IP携带报文，但增加了对给定主机上多个目标进行区别的能力。,UDP特点没有确认机制不对报文排序没有超时机制没有反馈机制控制流量,导致报文丢弃、重复和乱序,使用UDP的应用程序要承担可靠性方面的全部工作。,UDP协议在设计时的简单性，是为了保证UDP在工作时的高效性和低延时性。因此，在服务质量较高的网络中(如局域网)，UDP可以高效地工作。UDP常用于传输延时小，对可靠性要求不高，有简单数据要进行传输的情况，如DNS(域名服务)、TFTP(简单文件传输)等，既节省开销，又提高网络传输
4、效率。实时性要求较高但可承受一定的数据错误的应用，如实时语音、视频等，以及广播、多播较多地使用UDP。,第二节 UDP数据报格式,伪首部,源端口,目的端口,长 度,检验和,数 据,首 部,UDP长度,源 IP 地址,目的 IP 地址,0,17,IP 数据报,字节,4,4,1,1,2,12,2,2,2,2,字节,发送在前,数 据,首 部,UDP 用户数据报,用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。,源端口：运行在信源机的应用进程使用的端口号目的端口：运行在信宿机的应用进程使用的端口号数据报总长度：用户数据报的总长度（首
5、部+数据）检验和：检验整个用户数据报的差错,伪首部,源端口,目的端口,长 度,检验和,12,2,2,2,2,字节,接收主机发现IP协议字段为17，就将数据交给UDP协议处理。UDP数据包中，源端口字段可选，目标端口字段必须指定。目标端收到的UDP数据报中的目标端口号不能与当前已使用的某端口号匹配，则丢弃该数据报，并发送目标端口不可达的ICMP差错报文。UDP对数据传输过程中惟一的可靠保证措施是进行差错校验，如果发生差错，则只是简单地抛弃该数据报,伪首部,源端口,目的端口,长 度,检验和,12,2,2,2,2,字节,伪首部,源端口,目的端口,长 度,检验和,数 据,首 部,UDP长度,源 IP
6、地址,目的 IP 地址,0,17,IP 数据报,字节,4,4,1,1,2,12,2,2,2,2,字节,发送在前,数据 065507B,首部 8B,UDP 用户数据报,在计算检验和时，临时把“伪首部”和 UDP 用户数据报连接在一起。伪首部仅仅是为了计算检验和。,校验和的计算,UDP伪头部并不是UDP的真正组成部分，它只是为了UDP在进行差错检查时可以把更多的信息包含进去而人为加上的。伪头部没有传输！伪头部的格式:,UDP长度为UDP数据报的总长(当然不能包括虚构的伪头部)。填充域全填0，目的是使伪头部为16位二进制数的整数倍，这是计算校验和时所需要的.另：如果数据报的长度是奇数字节，则要在最后
7、添加一个填充字节0，使字节总数为偶数，方便计算校验和，附加的0不会被传输。,计算 UDP 检验和的例子,10011001 00010011 153.1900001000 01101000 8.10410101011 00000011 171.300001110 00001011 14.1100000000 00010001 0 和 1700000000 00001111 1500000100 00111111 108700000000 00001101 1300000000 00001111 1500000000 00000000 0（检验和）01010100 01000101 TE01010
8、011 01010100 ST01001001 01001110 IN01000111 00000000 G和 0（填充）10010110 11101011 求和得出的结果01101001 00010100 检验和,153.19.8.104,171.3.14.11,12 字节伪首部,8 字节UDP 首部,7 字节数据,按二进制反码运算求和将得出的结果求反码,全 0 17 15 1087 13 15 全 0 T E S T I N G 全 0,最大UDP数据报长度,65535=20+8+65507,数 据,首 部,IP 数据报,发送在前,数据 065507B,首部 8B,UDP 用户数据报,制约
9、UDP数据报长度的因素大部分系统缺省提供读写8192个字节的UDP数据报受TCP/IP内核实现的限制BSD/386 32786 B 32778+8SunOS 4.1.3 32767 B 32759+8Solaris 65535 B 65527+8,第三节 UDP 主要操作,UDP报文的封装、拆封,数 据,首 部,IP 数据报,发送在前,数据 065507B,首部 8B,UDP 用户数据报,封装：高层-UDP-IP-数据链路层-物理网络拆封：物理网络-数据链路层（必要检验、去首尾部）-IP（去IP首部、连同源目的IP一起送给）-UDP（校验和检查、去UDP首部）-高层,UDP的复用、分用,当主机
10、运行TCP/IP协议族时，只有一个UDP，但可能会有多个进程想要使用UDP的服务，UDP可以进行复用和分用。,UDP接收多个Applications的数据报，封装后送给IP传输。接收到IP送来的数据报，分别将其送给对应的应用程序。,端口是用报文队列来实现,UDP 端口 51000,UDP 端口 69,出队列,入队列,出队列,入队列,TFTP 服务器,TFTP 客户,UDP 用户数据报,应用层,运输层,UDP 传输队列与端口关联，每个应用进程都包含1个输入队列和1个输出队列UDP为进程临时分配一个port时，也同时在内存建立1个输入队列和1个输出队列发：数据包写入输出队列，UDP逐个取出，加UD
11、P首部封装后给IP收：到达信宿的数据报放在与该数据报目的port对应的输入队列。,出入都可能会溢出出溢出：降发送速度入溢出：丢弃，发送“端口不可达”报文,常用的UDP端口,UDP的使用场合,DNS-UDP,video UDP,IP 协议字段值=17,UDP8Bytes Head,Source port,Destination port,Length,CheckSum,Data,小结：为什么选择UDP？,Question?,1、TCP和UDP特点比较？2、某网络分析工具捕捉到的数据帧中，UDP报文的16进制数据表示为：03 ec 03 ec 00 2f 1c cb 64 0a 00 00 11 08 00 00 00 35 2e 30 2e 30 2e 37 32 04 10 83 19 0a 01 42 29 ec 03 00 00 00 00 00 00 00 00 25 05 00 00 试分析其报文构成及描述。,
