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🐼一、UDP协议特点

UDP:User Datagram Protocol 用户数据报协议

在之前已经介绍过了UDP协议的特点,在这里再次回顾一下:

无连接不可靠面向数据报全双工

无连接:UDP类似于发短信,不需要建立连接,直接就可以发送

不可靠:发送方发送的数据丢了就丢了,不会返回任何错误信息.

面向数据报:数据传输是以一个个"数据报"为基本单位(一个数据报可能有若干个字节,带有一定的格式)

全双工:一个通信通道,可以双向传输.(既可以发送,也可以接收)

通过简单了解UDP协议的特点,接下来重点理解UDP协议端格式.

🐼二、UDP协议段格式详解

首先来看一下书上的UDP协议报文结构

但是,实际上的UDP协议报文结构并不是这样的,上述可能只是为了方面排版,实际的如下图:

UDP就会在载荷数据(通过UDP socket send方法拿来的数据)基础之上,再在前面拼接几个字节的报头(相当于字符串拼接)

UDP报头包含了一些特定的属性,携带了一些重要的信息

不同的协议,功能不同,报头中带有的属性信息不同.

对于UDP来说,报头一共是8个字节,分成4个部分(每个部分2个字节)

源端口:发送方的端口

目的端口:接收方的端口

UDP报文长度:2个字节

2个字节能够表示的范围是;0->65535,换算一下单位:64KB.

这说明:一个UDP数据报,最大只能传输64KB的数据,此时,就有一个问题值得思考:

如果应用层数据报超过了64KB呢?如何传输数据?

针对这个问题,有两个解决方案:

1).在应用层通过代码的方式针对应用层数据报进行手动的分包,拆成多个包通过UDP数据报进行传输(本来需要send一次,现在需要send多次)

但是,使用这个方案就得写很多代码,可能需要进行很多次测试,还要处理很多bug,这就导致工作量加重了,显然不是一个很好的办法.

2).不用UDP,换成TCP(TCP没有这样的限制)

检验和:作用是验证数据的传输是否是正确的

网络传输,本质上就是电信号/光信号,这些都可能收到一些物理环境的影响,比如:电场磁场高能射线等,例如我们发送的数据是:1111 0000 被影响为 1111 0001 ,数据变了,对于数据的含义也就发生了改变,最典型的例子就是:程序中经常使用1表示某个功能开启 0表示功能关闭,本来网络数据报是想开启功能,结果因为翻转,导致变成了关闭的.

上述这种情况,是客观存在的,无法避免,能做到的就是及时识别出,当前发送的数据是否出现了问题,因此就引入了校验和进行鉴别.

检验和鉴别数据的原理:针对数据内容进行一系列的数学运算,得到一个比较短的结果(2个字节) 如果数据内容不变,得到的校验和的结果就是一定的,如果数据变了,得到的校验和也就变了.

经过上述解释,还有一个问题:如果传输的数据出错了,但是计算得到的校验和和接收到的校验和恰好一样?

比如:发射火箭和原地解散的校验和计算出来都是Oxaabb,这对于接收方而言,得到的数据是正确的,但是实际上接收到的数据是错误的.理论上这种情况是存在的,但是实际上这种情况发生的概率极低,基本可以忽略不计.

校验和一般会与内容挂钩,基于数据内容计算出来的校验和,只要内容一遍,就能发现.

实际网络传输过程中,往往是把数据内容的所有字节都参与生成校验和的运算,这样任何一个字节出现问题都能及时发现.

针对网络传输的数据来说,生成校验和的算法有很多种,其中比较知名的几个:

1.CRC (循环冗余校验)

这个算法简单粗暴:把数据的每个字节循环往上累加,如果累加溢出了,高位就不要了.

虽然好算,但是校验效果不是特别理想.

如果传输的数据变动了两个bit位(前一个字节少1,后一个字节多1),就会出现内容变了,CRC没变.

2.MD5

MD5不是简单相加,而是有一系列的公式,来进行更复杂的数学运算.

MD5算法的特点:

1).定长

无论原始数据多长,得到的MD5的值都是固定长度(4字节版本 / 8字节版本)

2).冲突概率很小.

原始数据哪怕改动一个地方,得到的MD5值差别都是很大的.(让MD5结果更分散了)

3).不可逆

通过原始数据计算MD5很容易,但是通过MD5还原成原始数据(找到哪个原始数据生成了这个MD5)很难,理论上是不可能实现的(计算量极大).

MD5这样的作用,就使得MD5用途就更多了:

1).校验和

2).作为计算hash值的方式

3).加密

可以在浏览器中搜索MD5在线加密试试这个功能

MD5解密本质上是打表:将一些常见的字符串的MD5值保存起来,然后进行查表.

MD5本质上是不可逆的,但是通过打表的方式,能解密一部分.

解密失败:

解密成功