更好阅读体验：《理解 TCP 和 UDP》— By Gitbook
UDP 和 TCP 的不同
TCP 在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。
TCP 不提供广播或多播服务，由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销，如确认、流量控制、计时器以及连接管理等。
而 UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。接收方收到 UDP 报文之后，不需要给出任何确认。
虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 却是一种最有效的工作方式。
简单来说就是：
UDP：单个数据报，不用建立连接，简单，不可靠，会丢包，会乱序；
TCP：流式，需要建立连接，复杂，可靠 ，有序。
UDP 概述
UDP 全称 User Datagram Protocol, 与 TCP 同是在网络模型中的传输层的协议。
UDP 的主要特点是：
- 无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。
- 不保证可靠交付，因此主机不需要为此复杂的连接状态表
- 面向报文的，意思是 UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界，在添加首部后向下交给 IP 层。
- 没有阻塞控制，因此网络出现的拥塞不会使发送方的发送速率降低。
- 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信，也即是提供广播和多播的功能。
- 首部开销小，首部只有 8 个字节，分为四部分。
UDP 的常用场景：
- 名字转换（DNS）
- 文件传送（TFTP）
- 路由选择协议（RIP）
- IP 地址配置（BOOTP，DHTP）
- 网络管理（SNMP）
- 远程文件服务（NFS）
- IP 电话
- 流式多媒体通信
UDP 报文结构
UDP 数据报分为数据字段和首部字段。
首部字段只有 8 个字节，由四个字段组成，每个字段的长度是 2 个字节。
首部各字段意义：
- 源端口：源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可全 0.
- 目的端口：目的端口号，在终点交付报文时必须要使用到。
- 长度：UDP 用户数据报的长度，在只有首部的情况，其最小值是 8 。
- 检验和：检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错，有错就丢弃。
UDP 如何进行校验和
伪首部
UDP 数据报首部中检验和的计算方法比较特殊。
在计算检验和时，要在数据报之前增加 12 个字节的伪首部，用来计算校验和。
伪首部并不是数据报真正的首部，是为了计算校验和而临时添加在数据报前面的，在真正传输的时候并不会把伪首部一并发送。
伪首部个字段意义：
- 第一字段，源 IP 地址
- 第二字段，目的 IP 地址
- 第三字段，字段全 0
- 第四字段，IP 首部中的协议字段的值，对于 UDP，此字段值为 17
- 第五字段，UDP 用户数据报的长度
校验和计算方法
校验和的计算中，频繁用到了二进制的反码求和运算，运算规则见下：
二进制反码求和运算
1 | 0 + 0 = 0 |
其中 10 中的 1 加到了下一列去，如果是最高列的 1 + 1 ，那么得到的 10 留下 0 , 1 移到最低列，与最低位再做一次二进制加法即可。
检验和计算过程
- 把首部的检验和字段设置为全 0
- 把伪首部以及数据段看成是许多 16 位的字串接起来。
- 若数据段不是偶数个字节，则填充一个全 0 字节，但是这个字节不发送。
- 通过二进制反码运算，计算出 16 位字的和。
- 让第一行和第二行做二进制反码运算。
- 将第一行和第二行的结果与第三行做二进制反码计算，以此类推。
- 最后运算结果取反，得到校验和。
- 把计算出来的校验和值，填入首部校验和字段。
接收方收到数据报之后，按照同样的方法计算校验和，如果有差错，则丢弃这个数据报。
可以看出校验和，既检查了 UDP 用户数据报的源端口号和目的端口号以及数据报的数据部分，又检查了 IP 数据报的源 IP 地址和目的地址。
一个校验和例子
假设一个 UDP 数据报：
各字段以二进制表示：
1 | 1001 1001 0001 0011 //伪首部源IP地址前16位，值：153.19 |
按照二进制反码运算求和，结果：10010110 11101101
结果求反码得出校验和：01101001 00010010
