第11章 UDP：用户数据报协议

11.1 引言

UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议。

• 无连接
• 不可靠
• 不保证到达
• 封装在IP中（协议号17）

11.2 UDP首部

+--------+--------+--------+--------+ | 源IP地址 | +--------+--------+--------+--------+ | 目的IP地址 | +--------+--------+--------+--------+ | 0 | 协议 | UDP长度 | +--------+--------+--------+--------+

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• 覆盖UDP首部和数据
• 可选（但在实践中应启用）
• 端到端检验

统计数据（Mogul 1992）

层	差错数	总分组数
以太网	44	170,000,000
IP	61	170,000,000
UDP	14	170,000,000
TCP	350	140,000,000

11.4 一个简单的例子

bsdi % sock -u -i -n4 svr4 discard

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• 不建立连接
• 每个写操作对应一个UDP数据报
• 源端口号每次变化（临时端口）

11.5 IP分片

分片字段

• 标识（16bit）：唯一标识数据报
• 标志（3bit）：DF（不分片）、MF（更多分片）
• 片偏移（13bit）：8字节为单位

分片规则

• 除最后一片外，其他片为8字节整数倍
• 只在目的主机重装
• 丢失一片需重传整个数据报

分片示例

1473字节UDP数据报 → 1501字节IP数据报：

• 第一片：1480字节（UDP首部+1472数据）
• 第二片：1字节（剩余数据）

11.6 ICMP不可达差错（需要分片）

• 设置DF标志但数据报太大时产生
• 类型：3，代码：4
• 可包含下一跳MTU（新格式）

11.7 用Traceroute确定路径MTU

• 发送DF标志的数据报
• 收到”不能分片”差错后减小长度
• 逐步找到路径MTU

11.8 采用UDP的路径MTU发现

• Solaris 2.2支持
• 使用DF标志
• 收到ICMP差错后分片
• 每30秒重试更大MTU

11.9 UDP和ARP之间的交互作用

• 大量UDP分片可能触发ARP洪泛
• ARP只保留最后一个报文
• 可能导致数据报丢失

11.10 最大UDP数据报长度

• 理论最大：65507字节（65535-20-8）
• 实际限制：实现决定
• 多数应用限制为512字节或更小

11.11 ICMP源站抑制差错

• 系统处理速度跟不上时产生
• 类型：4
• 路由器应产生（旧标准）
• 新标准不鼓励使用

11.12 UDP服务器的设计

客户IP地址及端口号

• 必须告知应用程序

目的IP地址

• IP_RECVDSTADDR 选项

UDP输入队列

• 有限大小
• 溢出时丢弃数据报

限制本地IP地址

• 可绑定特定IP地址
• 通配符 * 表示任意地址

限制远端IP地址

• 可绑定特定远端地址

每个端口多个接收者

• 多播支持多个端点共享同一端口

11.13 小结

UDP是简单的无连接协议，提供端口号和可选检验和。支持IP分片、路径MTU发现等功能。