UDP协议

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接、不可靠的传输层协议，提供「尽最大努力交付」服务。

UDP 的核心特点

特性	说明
连接方式	无连接，发送前不需要建立连接
可靠性	不可靠，不保证交付
面向对象	面向报文（保留报文边界）
拥塞控制	无拥塞控制
首部开销	小，仅 8 字节
通信方式	支持一对一、一对多、多对一、多对多
传输效率	高（无需建立连接、无确认机制）

面向报文 vs 面向字节流

• UDP 面向报文：应用层交多长的报文，UDP 就加首部后发送，不拆分不合并。接收方一次交付一个完整报文。
• TCP 面向字节流：TCP 把数据看作无结构的字节流，可能拆分或合并。

UDP 首部格式（8 字节）

 0      15 16     31
+--------+--------+
|  源端口  | 目的端口 |  ← 各16位，共4字节
+--------+--------+
|   长度   |  校验和  |  ← 各16位，共4字节
+--------+--------+
|     数据（可选）    |
+------------------+

字段	长度	说明
源端口	16 位	可选，不需要时填 0
目的端口	16 位	必须，交付目标
长度	16 位	UDP 数据报总长度（首部+数据），最小值为 8
校验和	16 位	可选（IPv4），必选（IPv6），检测错误

UDP 校验和计算

校验和覆盖范围：伪首部 + UDP 首部 + 数据。

伪首部结构（12 字节）：

字段	长度	来源
源 IP 地址	32 位	IP 层
目的 IP 地址	32 位	IP 层
全 0	8 位	填充
协议号	8 位	17（UDP）
UDP 长度	16 位	UDP 首部的「长度」字段

计算步骤：

1. 将校验和字段置为 0。
2. 将伪首部、首部、数据按 16 位分组。
3. 按二进制反码求和（进位回卷）。
4. 结果取反码，填入校验和字段。

示例 1：UDP 数据报长度计算

题目：某应用层数据为 1000 字节，封装为 UDP 数据报，再封装为 IP 数据报，求各层数据长度。

解答：

• 应用层数据：1000 字节
• UDP 数据报 = 首部(8 字节) + 数据(1000 字节) = 1008 字节
• IP 数据报 = IP 首部(20 字节) + UDP 数据报(1008 字节) = 1028 字节

示例 2：校验和计算

题目：计算以下数据的 UDP 校验和（简化，仅 16 位数据）：0x4567、0xABCD。

解答：

1. 求和：$`0x4567 + 0xABCD = 0xF134`$（无进位）
2. 取反码：$`~0xF134 = 0x0ECB`$
3. 校验和 = 0x0ECB

示例 3：伪首部校验和验证

题目：源 $IP=192.168.1.1$，目的 $IP=10.0.0.1$，UDP 长度=16，数据为 0x1234, 0x5678，求校验和。

解答：

1. 伪首部：0xC0A80101 + 0x0A000001 + 0x0011 + 0x0010 = 分段求和
2. 首部：源端口 + 目的端口 + 长度(16) + 校验和(0)
3. 数据：0x1234 + 0x5678
4. 全部按 16 位反码求和，取反填入