简简单单的UDP

前言

上一篇了解了TCP的三次握手过程，目的、以及如何保证可靠性、序列号与ACK的作用，最后离开的时候四次挥手的内容，这还只是TCP内容中的冰山一角，是不是觉得TCP这个协议非常复杂，这一篇我们来了解下传输层另外一个协议UDP。

UDP数据报

UDP相对TCP来说是一个非常简单的协议，它的特点正好跟TCP相反，TCP提供面向连接的提供可靠性服务，而UDP则是无连接、可靠性没有保证。单独讲解UDP其实没多少内容，我们从另外一个角度来了解了解UDP。

（1）对比TCP，UDP有什么区别呢

• 先来看看UDP的头部

• 源目端口号：用于表示当时双方通信使用的端口号
• UDP长度：包含整个UDP的头部加数据。
• 校验和：校验UDP数据报在传输中是否有错误。

看起来是不是特别简单，没有多余的可选字段、控制字段，也体现了无连接、无可靠性保证的特性，没有对应的字段来提供这样的功能。

• TCP与UDP协议的主要区别比较

（1）连接

• TCP面向连接，传输数据的时候需要先建立连接
• UDP不需要连接，应用层下发数据就传输。

（2）可靠性

• TCP可以通过三次握手和重传机制保证数据的可靠性，保证数据无差错、不丢失、不重复、按顺到达
• UDP尽最大努力传输，不提供可靠性功能

（3）服务对象

• TCP是一对一的两点服务，每一个客户端与服务器都是一个独立的连接通道。
• UDP没有连接，所以支持一对一、一对多、多对多的交互。

（4）开销

• TCP头部跟IP头部一样，默认20个字节，如果有可选项则会更大。
• UDP头部固定只有8个字节，开销小。

（5）有序性

• TCP可以通过三次握手随机生成的序列号来保证消息包的顺序。
• UDP没有该功能

（6）分片

• TCP数据大小如果大于协商的MSS大小，会在传输层进行分片，接收端收到后，同样由TCP组装，如果中途丢失一个分片，只需要重传丢失的这个分片部分。
• UDP数据大小如果大于MTU，则会在IP层进行分片，接收端收到以后，在IP层重组，然后发送给传输层UDP，如果中途丢失一个分片，则整个相关的数据包都需要重传，传输效率非常差。

（7）速度

• TCP需要创建三次握手连接，以及断开的时候需要四次挥手，对于延迟跟开销会大些。
• UDP没有连接一说，有数据就发，所以速度相对比较快。

（2）为什么有了TCP还需要UDP呢？

• 假设只有TCP传输协议，没有UDP，你正好在跟一个哥们语音，中途可能由于小区网络高峰期的原因，导致网络不太稳定，可能有1~2秒的语音丢失，这个其实可以接受的，对于人类来说完全可以通过整段话的意思推断出那1~2秒的丢失内容，这个时候如果传输协议使用的是TCP的话，TCP通过序列号或者ACK的回应，发现中间有几个数据丢失了，它会将这个数据重新发送，可能你都把一段话听完了，这个时候突然收到对方补发的数据，很有可能导致听不懂这段话的意思，原本中间丢失的1~2秒是不会影响理解这整段话的意思。

TCP还有一个特性，它收到一个数据后并不是马上会交给应用层处理，而是等接收的数据多点一并交给应用层处理，在实时性上就体现的很不好，大家都用过微信的语音通话，你说的同时，这个消息会实时的发出去给对方，如果在语音通信中使用TCP，根据这个特性，你在跟对方建立通信语音后，互相打了招呼后，准备说事情，这个事情占用的时间比较长，可能说了1分钟多，那可能TCP会把你说前面30秒的数据先传过去，然后在把后面的传过去，这对用户来说体验感是非常不好的。

所以像视频、语音这些多媒体的通信大部分都使用的UDP协议，或者是UDP与TCP共用，就是避免上面的事情发生，因为视频、语音丢失一个画面或者某几秒语音对于用户来说都可以接受，这正是因为UDP的特点就是面向无连接，有数据下来就直接发送，简单又高效。

• 其实你可以发现UDP的特点跟IP是一样的，都是尽力而为去转发，不提供可靠性功能，那有的朋友可能会有疑问，为什么不直接使用IP就行了，还特意设计一个类似的UDP传输协议出来。我们都知道访问一个应用层服务是通过IP+端口号来进行的，而IP协议中的Protocol字段，只有8位，最大值255，显然不能够满足需求的，UDP可以实现端口复用，并且呢对于应用程序调用来说也起来也方便。

（3）一个小实验抓包看看

拉两台PC,设置好对应的地址后，开启抓包，双击PC1，找到UDP发包工具，这里目的MAC填写PC2的（双击PC2直接复制），填写好IP地址跟端口号就可以发送了。

通过抓包也能看到，UDP协议结构非常的简单。