Capa de transporte---protocolo UDP

1. Transporte sin conexión: UDP

1.1 Definición

• UDP (Protocolo de datagramas de usuario) Protocolo de datagramas de usuario: protocolo definido por [RFC 768]. Haga lo mínimo que puede hacer el protocolo de la capa de transporte , exceptoCapacidades de multiplexación/descomposición y detección de errores de bajo nivelAdemás, no se añade casi nada más al protocolo IP.

Como mínimo, los protocolos de la capa de transporte deben proporcionar un servicio de multiplexación/descomposición.

• Composición: obtenga datos del proceso de solicitud, agregue el campo de número de puerto de origen y el campo de número de puerto de destino, y otros dos campos pequeños (campo de longitud, campo de suma de verificación) para formar un segmento de mensaje y entregarlo a la capa de red.
  (La capa de red encapsula los segmentos de mensajes proporcionados por UDP en datagramas IP y luego los entrega al host de destino en el mejor esfuerzo posible).

1.2 Características

UDP no proporciona ninguna funcionalidad adicional más allá de la entrega de segmentos innecesarios.

• 1. entrega del mejor esfuerzo( Servicio de transferencia de datos no confiable ): no se garantiza una entrega confiable y el host no necesita mantener un estado de conexión complejo.

Protocolo QUIC (Conexiones rápidas a Internet UDP) : Conexión rápida a Internet UDP, un protocolo de capa de transporte basado en UDP. Utilice UDP como protocolo de transporte de soporte e implemente confiabilidad en el protocolo de capa de aplicación además de UDP .Se garantiza la integridad y el orden de los datos.

• 2. sin conexión: No es necesario crear una conexión durante la comunicación ( no hay protocolo de enlace entre las entidades de la capa de transporte del dominio del remitente y el receptor antes de enviar el segmento del mensaje ), lo que reduce la sobrecarga y el retraso antes de enviar datos.
• 3. control sin bloqueo: No afectará la frecuencia de envío del remitente. (En comparación con TCP, el retraso en el envío es menor y el tiempo de entrega es corto )
• 4. Sin estado de conexión: Dado que no proporciona servicios de transmisión de datos confiables y no tiene un mecanismo de control de congestión, UDP no mantiene el estado de la conexión y no rastrea los parámetros (caché de recepción/envío, parámetros de control de congestión y parámetros de número de secuencia y número de confirmación).
• 5. Orientado a mensajes: Sólo agregue un encabezado antes del paquete entregado por la capa de aplicación y luego entréguelo a la capa IP .
• 6. Bajo costo inicial: Sólo 8 bytes, más corto que el encabezado de 20 bytes de TCP.
• 7. Admite comunicaciones interactivas uno a uno, uno a muchos, muchos a uno y muchos a muchos.

1.3 Aplicación

• DNS:

  • Ventajas de usar UDP: No es necesario establecer una conexión, operación rápida .
  • La capa de red envía el datagrama IP encapsulado a un servidor de nombres y consulta la aplicación DNS en el host para obtener una respuesta. Si no se recibe una respuesta (ya sea porque la red subyacente perdió la consulta o la respuesta, o por otras razones), la consulta se envía a otro servidor de nombres o se notifica a la aplicación que llama que no pudo obtener una respuesta.

• transmitir medios

Una tecnología y un proceso para transmitir instantáneamente vídeos y vídeos en línea para su visualización.
La tecnología de transmisión de medios comprime una serie de datos multimedia, envía los datos en segmentos a través de Internet y transmite audio y video a Internet en tiempo real para su visualización. Esta tecnología permite enviar paquetes como un chorro de agua. Sin esta tecnología, se debe descargar todo el archivo multimedia antes de utilizarlo.

• SNMP

SNMP (Protocolo simple de administración de red) es un protocolo de capa de aplicación utilizado para la administración de red que proporciona a los administradores de red un método para administrar dispositivos a través de una computadora central que ejecuta software de administración de red (es decir, una estación de trabajo de administración de red).

2. Estructura del segmento UDP

El segmento de mensaje UDP contiene dos partes: encabezado de datos (encabezado) y área de datos:

• encabezado de datos: Compuesto por 4 campos (cada campo tiene 2 bytes), a saber: puerto de origen, puerto de destino, longitud del mensaje y suma de comprobación.
• Área de datos: contiene datos UDP, la longitud está entre 8 bytes y 65535 bytes, que es necesaria al entregar mensajes en el punto final.

La explicación específica del encabezado de datos es la siguiente:

• Puerto de origen: Campo opcional que normalmente contiene el puerto UDP utilizado por la aplicación que envía el datagrama. Selecciónelo cuando necesite una respuesta de la otra parte. Si no necesita una respuesta de la otra parte, puede configurarlo en 0.
• Puerto de destino: El puerto utilizado por el software UDP en la computadora receptora, ocupa 16 bits.
• Longitud del mensaje: Este campo ocupa 16 bits e indica la longitud del datagrama UDP, incluido el encabezado UDP y la longitud de los datos UDP. Dado que la longitud del encabezado UDP es de 8 bytes, el valor mínimo es 8.
• Suma de comprobación: Detecta si hay errores en los datos UDP durante la transmisión y descarta si hay errores. Este campo es opcional y se establece en 0 cuando el host de origen no desea calcular la suma de comprobación.

De hecho, al calcular la suma de verificación, UDP contiene un pseudo encabezado , que incluye la dirección IP de origen, la dirección IP de destino, el número de protocolo y la longitud de los datos UDP. Esta información también debe incluirse en el proceso de calcular la suma de verificación para garantizar la integridad de los datos, su integridad y corrección.

3. suma de comprobación UDP

3.1 Definición

• Objetivo:Proporciona capacidades de detección de errores., detectar errores (como cambios de bits) en el segmento del mensaje transmitido
• lograr:
  • Remitente : El datagrama UDP se divide en varias palabras de 16 bits (si la longitud del datagrama no es un múltiplo entero de 16 bits, se rellena 0 al final) y se suman todas las palabras de bits.Cualquier desbordamiento encontrado durante la suma se ajusta, tome el complemento de la suma acumulada como suma de verificación y colóquelo en el campo de suma de verificación en el segmento del mensaje UDP.

Llevar envolvente: siSi la suma acumulada excede los 16 bits, el acarreo del bit alto se suma al bit bajo.

ps：这里的取反码是指将16比特01数据中的0与1反转互换，即1变为0，0变为1。

• Receptor : Después de recibir el datagrama UDP, la suma de verificación se recalculará y luego la suma de verificación calculada se comparará con la suma de verificación recibida . Si los dos son iguales significa que no puede haber errores en los datos durante la transmisión ; si son diferentes significa que los datos han sido modificados o dañados.

Rango de verificación + suma de verificación = 11111111111111111, luego se pasa la verificación; de lo contrario, no se pasa la verificación.

3.2 Ejemplo de cálculo de suma de verificación

Envoltura: saque el bit de acarreo que exceda los 16 bits (es decir, el número 1), agréguelo al último bit (si se producen varios desbordamientos, repita el proceso de envoltura hasta que no haya desbordamiento), obtenga la suma final y luego Obtenga más la suma de verificación.

3.3 Limitaciones de la suma de comprobación UDP

• 1. Aunque UDP proporciona detección de errores,No se puede recuperar de los errores。
• 2. Algún tipo de implementación:tirar a la basurasegmento dañado
• 3. Otras implementaciones: entregar el segmento dañado a la aplicación ydar advertencia。