UDP协议
大多数的应用程序都像之前介绍的一样使用 TCP
协议来收发数据
，
但当然也有例外。
有些应用程序不使用
TCP
协议
，
而是使用
UDP
协议来收发数据。
下面就简单介绍一下 UDP
协议
。其实 TCP
中就包含了
UDP
的一些要点
。
TCP
的工作方式十分复杂
， 如果我们能够理解 TCP
为什么要设计得如此复杂
，
也就能够理解
UDP
了
。
那么，TCP协议
为什么要设计得如此复杂呢
？
因为我们需要将数据高效且可靠地发送给对方。
为了实现可靠性，我们就需要确认对方是否收到了我们发送的数据，如果没有还需要再发一遍
。 要实现上面的要求，
最简单的方法是数据全部发送完毕之后让接收方返回一个接收确认。
这样一来
，
如果没收到直接全部重新发送一遍就好了
， 根本不用像 TCP
一样要管理发送和确认的进度
。
但是
，
如果漏掉了一个包就要全部重发一遍，
怎么看都很低效
。
为了实现高效的传输
，
我们要避免重发已经送达的包，
而是只重发那些出错的或者未送达的包
。
TCP
之所以复杂，
就是因为要实现这一点
。
不过，
在某种情况下
，
即便没有
TCP
这样复杂的机制
，
我们也能够高效地重发数据，
这种情况就是数据很短
，
用一个包就能装得下
。
如果只有一个包，
就不用考虑哪个包未送达了
，
因为全部重发也只不过是重发一个包而已，
这种情况下我们就不需要
TCP
这样复杂的机制了
。
而且
，
如果不使用 TCP
，
也不需要发送那些用来建立和断开连接的控制包了
。
此外
，
我们发送了数据，
对方一般都会给出回复
，只要将回复的数据当作接收确认。
UDP协议适用的场景：
1）控制用的短数据
短数据适合使用
UDP
。
像
DNS
查询等交换控制信息的操作基本 上都可以在一个包的大小范围内解决，
这种场景中就可以用
UDP
来代替 TCP
。
UDP
没有
TCP
的接收确认
、
窗口等机制
，
因此在收发数据之前也不需要交换控制信息，
也就是说不需要建立和断开连接的步骤
，
只要在从应用程序获取的数据前面加上 UDP
头部
，
然后交给
IP
进行发送就可以了
。
接收也很简单
，
只要根据
IP
头部中的接收方和发送方
IP
地址
， 以及 UDP
头部中的接收方和发送方端口号
，
找到相应的套接字并将数据交给相应的应用程序就可以了。
除此之外
，
UDP
协议没有其他功能了
，
遇到错误或者丢包也一概不管。
因为 UDP 只负责单纯地发送包而已，并不像TCP 一样会对包的送达状态进行监控，所以协议栈也不知道有没有发生错误
。
但这样并不会引发什么问题
，
因此出错时就收不到来自对方的回复
， 应用程序会注意到这个问题，
并重新发送一遍数据
。
这样的操作本身并不复杂，
也并不会增加应用程序的负担
。
2）音频和视频数据
还有另一个场景会使用
UDP
，
就是发送音频和视频数据的时候
。
音频和视频数据必须在规定的时间内送达，
一旦送达晚了
，
就会错过播放时机
， 导致声音和图像卡顿。
如果像
TCP
一样通过接收确认响应来检查错误并重发，
重发的过程需要消耗一定的时间
，
因此重发的数据很可能已经错过了播放的时机。
一旦错过播放时机
，
重发数据也是没有用的
，
因为声音和图像已经卡顿了，
这是无法挽回的
。
当然
，
我们可以用高速线路让重发的数据能够在规定的时间内送达，
但这样一来可能要增加几倍的带宽才行
。 此外，
音频和视频数据中缺少了某些包并不会产生严重的问题
，
只是会产生一些失真或者卡顿而已，
一般都是可以接受的
。 在这些无需重发数据，
或者是重发了也没什么意义的情况下
，
使用UDP 发送数据的效率会更高
。
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字段名称
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长度 （比特）
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含 义
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发送方端口号
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16 |
网络包发送方的端口号
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接收方端口号
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16 |
网络包接收方的端口号
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数据长度
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16 |
UDP 头部后面数据的长度
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校验和
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16 |
用于校验错误
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UDP协议的最大长度：
UDP
可发送的数据最大长度为
IP
包的最大长度减去
IP
头部和
UDP
头部的长度。不过，这个长度与 MTU
、
MSS
不是一个层面上的概念。
MTU
和MSS 是基于以太网和通信线路上网络包的最大长度来计算的，而
IP
包的最大长度是由 IP
头部中的“全长”字段决定的。“全长”字段的长度为
16 比特，因此从 IP
协议规范来看，
IP
包的最大长度为
65 535
字节，再减去IP 头部和
UDP
头部的长度，就是
UDP
协议所能发送的数据最大长度。如果不考虑可选字段的话，一般来说 IP
头部为
20
字节，
UDP
头部为
8
字 节，
因此 UDP 的最大数据长度为 65 507 字节
。当然，这么长的数据已经超过了以太网和通信线路的最大传输长度，因此需要让 IP
模块使用分片功能拆分之后再传输。
