更好閱讀體驗：《理解 TCP 和 UDP》— By Gitbook

UDP 和 TCP 的不同

TCP 在傳送數據之前必須先建立連接，數據傳送結束后要釋放連接。
TCP 不提供廣播或多播服務，由于 TCP 要提供可靠的、面向連接的運輸服務，因此不可避免地增加了許多的開銷，如確認、流量控制、計時器以及連接管理等。

而 UDP 在傳送數據之前不需要先建立連接。接收方收到 UDP 報文之后，不需要給出任何確認。
雖然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情況下 UDP 卻是一種最有效的工作方式。

簡單來說就是：

UDP：單個數據報，不用建立連接，簡單，不可靠，會丟包，會亂序；

TCP：流式，需要建立連接，復雜，可靠 ，有序。

UDP 概述

UDP 全稱 User Datagram Protocol, 與 TCP 同是在網絡模型中的傳輸層的協議。

UDP 的主要特點是：

1. 無連接的，即發送數據之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發送數據之前的時延。
2. 不保證可靠交付，因此主機不需要為此復雜的連接狀態表
3. 面向報文的，意思是 UDP 對應用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界，在添加首部后向下交給 IP 層。
4. 沒有阻塞控制，因此網絡出現的擁塞不會使發送方的發送速率降低。
5. 支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信，也即是提供廣播和多播的功能。
6. 首部開銷小，首部只有 8 個字節，分為四部分。

UDP 的常用場景：

1. 名字轉換（DNS）
2. 文件傳送（TFTP）
3. 路由選擇協議（RIP）
4. IP 地址配置（BOOTP，DHTP）
5. 網絡管理（SNMP）
6. 遠程文件服務（NFS）
7. IP 電話
8. 流式多媒體通信

UDP 報文結構

UDP 數據報分為數據字段和首部字段。
首部字段只有 8 個字節，由四個字段組成，每個字段的長度是 2 個字節。

UDP 數據報結構.png

首部各字段意義：

1. 源端口：源端口號，在需要對方回信時選用，不需要時可全 0.
2. 目的端口：目的端口號，在終點交付報文時必須要使用到。
3. 長度：UDP 用戶數據報的長度，在只有首部的情況，其最小值是 8 。
4. 檢驗和：檢測 UDP 用戶數據報在傳輸中是否有錯，有錯就丟棄。

UDP 如何進行校驗和

偽首部

UDP 數據報首部中檢驗和的計算方法比較特殊。
在計算檢驗和時，要在數據報之前增加 12 個字節的偽首部，用來計算校驗和。
偽首部并不是數據報真正的首部，是為了計算校驗和而臨時添加在數據報前面的，在真正傳輸的時候并不會把偽首部一并發送。

UDP 數據報結構-偽首部.png

偽首部個字段意義：

1. 第一字段，源 IP 地址
2. 第二字段，目的 IP 地址
3. 第三字段，字段全 0
4. 第四字段，IP 首部中的協議字段的值，對于 UDP，此字段值為 17
5. 第五字段，UDP 用戶數據報的長度

校驗和計算方法

校驗和的計算中，頻繁用到了二進制的反碼求和運算，運算規則見下：

二進制反碼求和運算