什么是UDP協(xié)議?可以用于哪些?

在選擇使用協(xié)議的時(shí)候,選擇UDP必須要謹(jǐn)慎。在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量令人十分不滿意的環(huán)境下,UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包丟失會(huì)比較嚴(yán)重。但是由于UDP的特性:它不屬于連接型協(xié)議,因而具有資源消耗小,處理速度快的優(yōu)點(diǎn),所以通常音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)在傳送時(shí)使用UDP較多,因?yàn)樗鼈兗词古紶杹G失一兩個(gè)數(shù)據(jù)包,也不會(huì)對(duì)接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。比如我們聊天用的ICQ和QQ就是使用的UDP協(xié)議。

TCP/IP整體構(gòu)架概述

TCP/IP協(xié)議并不完全符合OSI的七層參考模型。傳統(tǒng)的開(kāi)放式系統(tǒng)互連參考模型,是一種通信協(xié)議的7層抽象的參考模型,其中每一層執(zhí)行某一特定任務(wù)。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)路層、傳輸層、話路層、表示層和應(yīng)用層。而TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級(jí)結(jié)構(gòu),每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成自己的需求。這4層分別為:

應(yīng)用層:應(yīng)用程序間溝通的層,如簡(jiǎn)單電子郵件傳輸(SMTP)、文件傳輸協(xié)議(FTP)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)協(xié)議(Telnet)等。

傳輸層:在此層中,它提供了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù),如傳輸控制協(xié)議(TCP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)等,TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又?,這一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù),并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收。

互連網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能,讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)(但不檢查是否被正確接收),如網(wǎng)際協(xié)議(IP)。

網(wǎng)絡(luò)接口層:對(duì)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理,定義如何使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)(如Ethernet、Serial Line等)來(lái)傳送數(shù)據(jù)。

TCP/IP中的協(xié)議

以下簡(jiǎn)單介紹TCP/IP中的協(xié)議都具備什么樣的功能,都是如何工作的:

1. IP

網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP的心臟,也是網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議。

IP層接收由更低層(網(wǎng)絡(luò)接口層例如以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包,并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層---TCP或UDP層;相反,IP層也把從TCP或UDP層接收來(lái)的數(shù)據(jù)包傳送到更低層。IP數(shù)據(jù)包是不可靠的,因?yàn)镮P并沒(méi)有做任何事情來(lái)確認(rèn)數(shù)據(jù)包是按順序發(fā)送的或者沒(méi)有被破壞。IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機(jī)的地址(源地址)和接收它的主機(jī)的地址(目的地址)。

高層的TCP和UDP服務(wù)在接收數(shù)據(jù)包時(shí),通常假設(shè)包中的源地址是有效的。也可以這樣說(shuō),IP地址形成了許多服務(wù)的認(rèn)證基礎(chǔ),這些服務(wù)相信數(shù)據(jù)包是從一個(gè)有效的主機(jī)發(fā)送來(lái)的。IP確認(rèn)包含一個(gè)選項(xiàng),叫作IP source routing,可以用來(lái)指定一條源地址和目的地址之間的直接路徑。對(duì)于一些TCP和UDP的服務(wù)來(lái)說(shuō),使用了該選項(xiàng)的IP包好象是從路徑上的最后一個(gè)系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的,而不是來(lái)自于它的真實(shí)地點(diǎn)。這個(gè)選項(xiàng)是為了測(cè)試而存在的,說(shuō)明了它可以被用來(lái)欺騙系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行平常是被禁止的連接。那么,許多依靠IP源地址做確認(rèn)的服務(wù)將產(chǎn)生問(wèn)題并且會(huì)被非法入侵。

2. TCP

如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的TCP數(shù)據(jù)包,那么IP將把它們向‘上’傳送到TCP層。TCP將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查,同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號(hào)和確認(rèn),所以未按照順序收到的包可以被排序,而損壞的包可以被重傳。

TCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序,例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層,TCP層便將它們向下傳送到IP層,設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和物理介質(zhì),最后到接收方。

面向連接的服務(wù)(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP(發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫(kù)),但使用UDP傳送有關(guān)單個(gè)主機(jī)的信息。

3.UDP

UDP與TCP位于同一層,但對(duì)于數(shù)據(jù)包的順序錯(cuò)誤或重發(fā)。因此,UDP不被應(yīng)用于那些使用虛電路的面向連接的服務(wù),UDP主要用于那些面向查詢---應(yīng)答的服務(wù),例如NFS。相對(duì)于FTP或Telnet,這些服務(wù)需要交換的信息量較小。使用UDP的服務(wù)包括NTP(網(wǎng)落時(shí)間協(xié)議)和DNS(DNS也使用TCP)。

欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易,因?yàn)閁DP沒(méi)有建立初始化連接(也可以稱(chēng)為握手)(因?yàn)樵趦蓚€(gè)系統(tǒng)間沒(méi)有虛電路),也就是說(shuō),與UDP相關(guān)的服務(wù)面臨著更大的危險(xiǎn)。

4.ICMP

ICMP與IP位于同一層,它被用來(lái)傳送IP的的控制信息。它主要是用來(lái)提供有關(guān)通向目的地址的路徑信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主機(jī)通向其他系統(tǒng)的更準(zhǔn)確的路徑,而‘Unreachable’信息則指出路徑有問(wèn)題。另外,如果路徑不可用了,ICMP可以使TCP連接‘體面地’終止。PING是最常用的基于ICMP的服務(wù)。

5. TCP和UDP的端口結(jié)構(gòu)

TCP和UDP服務(wù)通常有一個(gè)客戶/服務(wù)器的關(guān)系,例如,一個(gè)Telnet服務(wù)進(jìn)程開(kāi)始在系統(tǒng)上處于空閑狀態(tài),等待著連接。用戶使用Telnet客戶程序與服務(wù)進(jìn)程建立一個(gè)連接。客戶程序向服務(wù)進(jìn)程寫(xiě)入信息,服務(wù)進(jìn)程讀出信息并發(fā)出響應(yīng),客戶程序讀出響應(yīng)并向用戶報(bào)告。因而,這個(gè)連接是雙工的,可以用來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)。

兩個(gè)系統(tǒng)間的多重Telnet連接是如何相互確認(rèn)并協(xié)調(diào)一致呢?TCP或UDP連接唯一地使用每個(gè)信息中的如下四項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn):

源IP地址 發(fā)送包的IP地址。

目的IP地址 接收包的IP地址。

源端口 源系統(tǒng)上的連接的端口。

目的端口 目的系統(tǒng)上的連接的端口。

端口是一個(gè)軟件結(jié)構(gòu),被客戶程序或服務(wù)進(jìn)程用來(lái)發(fā)送和接收信息。一個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)16比特的數(shù)。服務(wù)進(jìn)程通常使用一個(gè)固定的端口,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。這些端口號(hào)是‘廣為人知’的,因?yàn)樵诮⑴c特定的主機(jī)或服務(wù)的連接時(shí),需要這些地址和目的地址進(jìn)行通訊

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