3.3 Connectionless Transport: UD

UDP 仅仅在网络层的 IP 服务上额外增加了两个功能：

• multiplexing/demultiplexing
• 错误校验

UDP 从应用程序中获取要发送的信息，附加上源 port 和目标 port 以及两个其他的信息，就传递给网络层。网络层将其封装为 IP 数据包，然后尽最大努力发送给目标主机，如果对方收到，UDP 会使用目标端口号将数据发送给对应的应用程序。

DNS 就是一个使用 UDP 作为传输层协议的典型应用。选择使用 UDP 而不是 TCP 的好处是：

1. 更好地控制发送什么数据，以及什么时候发送

   • TCP 因为有拥塞控制，网络状况不好时会降低发送速率。而 UDP 都是立即发送。
   • TCP 在收到确认之前会不断重发数据，无论这个确认需要多久。然而，许多实时应用要求最低发送速度，但是允许一定程度的丢包。因此 UDP 更合适

2. 无需建立连接

   • TCP 在发送数据前需要进行三次握手建立连接，这引入了延迟。这也是 DNS 服务选择使用 UDP 的首要原因。
   • TCP 需要维护连接状态，对服务器引入了额外的负担。

3. 额外的数据包头开销

   • TCP 的包头是 20 字节，而 UDP 只有 8 字节。

3.3.1 UDP Segment Structure

UDP 数据包的结构如下图所示：

UDP segment structure

Field	Size (byte)	Meaning
Source Port	2	源端口
Destination Port	2	目的端口
Length	2	UDP 数据包大小（以字节为单位，包括头文件）
Checksum	2	校验和，接收方发现错误后会丢弃这个数据包

3.3.2 UDP Checksum

UDP 校验和用于判断 UDP 数据包在传输过程中是否被更改了（例如，因为链路上的噪声）。

虽然许多链路层的协议（包括 Ethernet）提供了错误校验，但是链路层并没有保证所有协议都有错误校验。因此，我们需要传输层实现。这也符合系统设计中的 end-end 原则。即在终端中校验错误。

虽然 UDP 提供错误校验，但是它并不负责从错误中恢复。要么丢掉这个包，要么带着警告传给应用层。