用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 (UDP)是傳輸層協(xié)議。UDP是Internet協(xié)議族的一部分，簡稱UDP/IP族。與 TCP 不同，它是一種不可靠且無連接的協(xié)議。因此，無需在數(shù)據(jù)傳輸之前建立連接。UDP 有助于在網(wǎng)絡(luò)上建立低延遲且耐丟失的連接。UDP 使進(jìn)程能夠進(jìn)行通信。

UDP 標(biāo)頭

UDP 標(biāo)頭是8 字節(jié)固定且簡單的標(biāo)頭，而 TCP 標(biāo)頭可能從 20 字節(jié)到 60 字節(jié)不等。前 8 個字節(jié)包含所有必要的標(biāo)頭信息，其余部分由數(shù)據(jù)組成。UDP端口號字段每個長度為16位，因此端口號的范圍定義為0到65535；端口號 0 被保留。端口號有助于區(qū)分不同的用戶請求或進(jìn)程。 

1. 源端口：源端口是一個2字節(jié)長的字段，用于標(biāo)識源的端口號。
2. 目的端口： 2字節(jié)長的字段，用于標(biāo)識目的數(shù)據(jù)包的端口。
3. 長度：長度是UDP的長度，包括報頭和數(shù)據(jù)。它是一個 16 位字段。
4. 校驗和：校驗和是 2 字節(jié)長的字段。它是 UDP 報頭、來自 IP 報頭的信息的偽報頭和數(shù)據(jù)的補(bǔ)碼和的 16 位補(bǔ)碼，在末尾填充零八位字節(jié)（如果需要）以形成 2 的倍數(shù)八位位組。

注意：與 TCP 不同，UDP 中不強(qiáng)制執(zhí)行校驗和計算。UDP 不提供錯誤控制或流量控制。因此，UDP 依賴于 IP 和 ICMP 來進(jìn)行錯誤報告。UDP 還提供端口號，以便可以區(qū)分用戶請求。

UDP的應(yīng)用： 

• 當(dāng)數(shù)據(jù)大小較小時用于簡單的請求-響應(yīng)通信，因此對流量和錯誤控制的關(guān)注較少。
• 它是一種適合多播的協(xié)議，因為 UDP 支持?jǐn)?shù)據(jù)包交換。
• UDP 用于一些路由更新協(xié)議，如 RIP（路由信息協(xié)議）。
• 通常用于實(shí)時應(yīng)用程序，不能容忍接收到的消息各部分之間的不均勻延遲。
• UDP廣泛應(yīng)用于在線游戲中，低延遲和高速通信對于良好的游戲體驗至關(guān)重要。游戲服務(wù)器經(jīng)常向客戶端發(fā)送小而頻繁的數(shù)據(jù)包，而 UDP 非常適合這種類型的通信，因為它快速且輕量級。
• IPTV、網(wǎng)絡(luò)廣播、視頻會議等流媒體應(yīng)用都使用UDP來傳輸實(shí)時音視頻數(shù)據(jù)。在這些應(yīng)用程序中可以容忍某些數(shù)據(jù)包的丟失，因為數(shù)據(jù)是連續(xù)流動的并且不需要重傳。
• VoIP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語音）服務(wù)，例如 Skype 和 WhatsApp，使用 UDP 進(jìn)行實(shí)時語音通信。如果由于擁塞控制導(dǎo)致數(shù)據(jù)包延遲，語音通信中的延遲會很明顯，因此使用 UDP 來確?？焖俑咝У臄?shù)據(jù)傳輸。
• DNS（域名系統(tǒng)）也使用 UDP 來處理其查詢/響應(yīng)消息。DNS 查詢通常很小并且需要快速響應(yīng)時間，這使得 UDP 成為適合此應(yīng)用程序的協(xié)議。
• DHCP（動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）使用 UDP 為網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備動態(tài)分配 IP 地址。DHCP 消息通常很小，并且數(shù)據(jù)包丟失或重傳引起的延遲對于此應(yīng)用程序通常并不重要。
• 以下實(shí)現(xiàn)使用 UDP 作為傳輸層協(xié)議： 
  • NTP（網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）
  • DNS（域名服務(wù)）
  • 啟動、DHCP。
  • NNP（網(wǎng)絡(luò)新聞協(xié)議）
  • 當(dāng)天報價協(xié)議
  • TFTP、RTSP、RIP。
• 應(yīng)用層可以通過UDP來完成一些任務(wù)—— 
  • 追蹤路線
  • 記錄路線
  • 時間戳
• UDP 從網(wǎng)絡(luò)層獲取數(shù)據(jù)報，附加其標(biāo)頭，然后將其發(fā)送給用戶。所以，它的工作速度很快。
• 實(shí)際上，如果去掉校驗和字段，UDP 就是一個空協(xié)議。

1. 減少對計算機(jī)資源的需求。
2. 當(dāng)使用組播或廣播進(jìn)行傳輸時。
3. 實(shí)時數(shù)據(jù)包的傳輸，主要在多媒體應(yīng)用中。

UDP的優(yōu)點(diǎn)：

1.速度：UDP比TCP更快，因為它沒有建立連接和確保可靠數(shù)據(jù)傳送的開銷。

2. 更低的延遲：由于沒有建立連接，因此延遲更低，響應(yīng)時間更快。

3、簡單性：UDP比TCP有更簡單的協(xié)議設(shè)計，更容易實(shí)現(xiàn)和管理。

4. 廣播支持：UDP 支持向多個接收者廣播，這對于視頻流和在線游戲等應(yīng)用非常有用。

5. 更小的數(shù)據(jù)包大?。篣DP 使用比 TCP 更小的數(shù)據(jù)包大小，可以減少網(wǎng)絡(luò)擁塞并提高整體網(wǎng)絡(luò)性能。

UDP的缺點(diǎn)：

1. 不可靠：UDP不保證數(shù)據(jù)包的傳送或傳送順序，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或重復(fù)。

2.無擁塞控制：UDP沒有擁塞控制，這意味著它可以以可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的速率發(fā)送數(shù)據(jù)包。

3. 無流量控制：UDP 沒有流量控制，這意味著它可能會用無法處理的數(shù)據(jù)包淹沒接收方。

4.容易受到攻擊：UDP容易受到拒絕服務(wù)攻擊，攻擊者可以用UDP數(shù)據(jù)包淹沒網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)不堪重負(fù)并導(dǎo)致崩潰。

5. 有限的用例：UDP 不適合需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用程序，例如電子郵件或文件傳輸，而更適合可以容忍某些數(shù)據(jù)丟失的應(yīng)用程序，例如視頻流或在線游戲。

UDP 偽標(biāo)頭：

• 使用偽標(biāo)頭的目的是驗證 UDP 數(shù)據(jù)包已到達(dá)其正確的目的地
• 正確的目的地由特定機(jī)器和該機(jī)器內(nèi)的特定協(xié)議端口號組成

UDP偽頭詳細(xì)信息：

• UDP 標(biāo)頭本身僅指定協(xié)議端口號。因此，為了驗證發(fā)送機(jī)器上的目標(biāo) UDP，會計算涵蓋目標(biāo) IP 地址以及 UDP 數(shù)據(jù)包的校驗和。
• 在最終目的地，UDP 軟件使用從攜帶 UDP 消息的 IP 數(shù)據(jù)包標(biāo)頭獲得的目的地 IP 地址來驗證校驗和。
• 如果校驗和一致，則數(shù)據(jù)包一定已到達(dá)預(yù)期的目標(biāo)主機(jī)以及該主機(jī)內(nèi)的正確協(xié)議端口。

用戶界面：

用戶界面應(yīng)允許創(chuàng)建新的接收端口、在接收端口上返回數(shù)據(jù)八位位組以及源端口和源地址的指示的接收操作，以及允許發(fā)送數(shù)據(jù)報的操作，指定數(shù)據(jù)、源和要發(fā)送的目標(biāo)端口和地址。

IP接口：

• UDP 模塊必須能夠確定源和目標(biāo)互聯(lián)網(wǎng)地址以及互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)頭中的協(xié)議字段 
• 一種可能的 UDP/IP 接口將返回整個互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)報，包括整個互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)頭，以響應(yīng)接收操作
• 這樣的接口還允許 UDP 將帶有標(biāo)頭的完整互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)報傳遞到 IP 進(jìn)行發(fā)送。IP 將驗證某些字段的一致性并計算互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)頭校驗和。
• IP接口允許UDP模塊與協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層交互，協(xié)議棧負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)路由和傳送數(shù)據(jù)。
• IP 接口通過提供對底層 IP 協(xié)議的訪問，為 UDP 模塊提供了一種與網(wǎng)絡(luò)上其他主機(jī)進(jìn)行通信的機(jī)制。
• UDP 模塊可以使用 IP 接口在 IP 路由和尋址機(jī)制的幫助下通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。
• IP 接口提供了一個抽象級別，允許 UDP 模塊與網(wǎng)絡(luò)層交互，而無需直接處理 IP 路由和尋址的復(fù)雜性。
• IP 接口還處理 IP 數(shù)據(jù)包的分段和重組，這對于可能超過網(wǎng)絡(luò)允許的最大數(shù)據(jù)包大小的大數(shù)據(jù)傳輸非常重要。
• IP 接口還可以提供附加服務(wù)，例如對服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 參數(shù)和安全機(jī)制（例如 IPsec）的支持。
• IP 接口是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇的重要組成部分，因為它支持互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)之間的通信，并允許數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上無縫傳輸。