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0.预备知识

1.端口号的划分范围

• 端口号的长度是16位，因此端口号的范围是0 ~ 65535
  • 0 ~ 1023**：**知名端口号
    • 比如HTTP，FTP，SSH等这些广为使用的应用层协议，它们的端口号都是固定的
  • 1024 ~ 65535**：**操作系统动态分配的端口号
    • 客户端程序的端口号就是由操作系统从这个范围分配的

2.认识知名端口号

• 有些服务器是非常常用的, 为了使用方便, 人们约定一些常用的服务器, 都是用以下这些固定的端口号:
  • ssh服务器：使用22端口
  • ftp服务器：使用21端口
  • telnet服务器：使用23端口
  • http服务器：使用80端口
  • https服务器：使用443端口
• 执行 vim /etc/services 可以看到知名端口号
  

3.netstat命令

• netstat是一个用来查看网络状态的重要工具
• 其常见的选项如下：
  • n**：**拒绝显示别名，能显示数字的全部转换成数字
  • l**：**仅列出处于LISTEN(监听)状态的服务
  • p**：**显示建立相关链接的程序名
  • **t(tcp)****：**仅显示tcp相关的选项
  • **u(udp)****：**仅显示udp相关的选项
  • **a(all)****：**显示所有的选项，默认不显示LISTEN相关

4.pidof

• pidof命令可以通过进程名，查看进程id

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1.UDP协议端格式

• 0-31意味着报文的宽度是0~31的，UDP报文中的前8个字节(4个字段)称为UDP报头，剩下的数据就是有效载荷

  • 16位源端口号：表示数据从哪里来
  • 16位目的端口号：表示数据要到哪里去
  • 16位UDP长度：表示整个数据报(UDP首部+UDP数据)的长度
  • 16位UDP检验和：
    • 校验和是为了提供可靠的UDP首部和数据而设计的，防止收到在网络传输中受损的UDP包
    • 如果UDP报文的检验和出错，就会直接将报文丢弃

• UDP采用的定长报头，那么UDP是如何进行封装和解包的呢？

  • 当上层应用调用sendto告诉我要发送的hello，传输层在添加UDP报头的时候其实就是在前面写上8字节数据即可
  • 因为UDP采用定长报文，所以对方在收到完整的报文后，它只需要从报文中提取前8个字节，即报头，剩下的就是有效载荷

• UDP如何决定将有效载荷交付给上层的哪一个协议？

  • 应用层的每一个网络进程都会绑定一个端口号，服务端进程必须显式绑定一个端口号，客户端进程则是由系统动态绑定的一个端口号。UDP就是通过报头当中的目的端口号来找到对应的应用层进程的
  • **注意：**内核中用哈希的方式维护了端口号与进程ID之间的映射关系，因此传输层可以通过端口号得到对应的进程ID，进而找到对应的应用层进程

• 如何理解报头？

  • UDP报头实际就是一个位段类型
    

• 添加报头的本质，其实就是拷贝对象(sendto/recvfrom/write/read/recv/send等IO接口)

  • 压根就不是在网络中进行数据收发
  • 它们的本质都是拷贝函数，将数据拷贝到发送缓冲区中(TCP)/内核中(UDP)

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2.UDP特点

• UDP传输的过程类似于寄信：
  • **无连接：**知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接
  • **不可靠：**没有确认机制，没有重传机制，如果因为网络故障该段无法发到对方，UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息
  • **面向数据报：**不能够灵活的控制读写数据的次数和数量
• **注意：**报文在网络中进行路由转发时，并不是每一个报文选择的路由路径都是一样的，因此报文发送的顺序和接收的顺序可能是不同的

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3.面向数据报

• **数据报：**报文和报文之间有明显边界，因为有16位UDP长度
• 应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并
• 例：用UDP传输100个字节的数据
  • 如果发送端调用一次sendto，发送100个字节，那么接收端也必须调用对应的一次recvfrom，接收100个字节
  • 而不能循环调用10次recvfrom每次接收10个字节

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4.UDP的缓冲区

• UDP没有真正意义上的发送缓冲区
  • 调用sendto会直接交给内核，由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输动作
• UDP具有接收缓冲区
  • 但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致
  • 如果缓冲区满了，再到达的UDP数据就会被丢弃
• UDP的socket既能读，也能写，因此UDP是全双工的

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5.UDP使用注意事项

• 需要注意的是，UDP协议报头当中的UDP最大长度是16位的，因此一个UDP报文的最大长度是64K(包含UDP报头的大小)
• 然而64K在当今的互联网环境下，是一个非常小的数字。如果需要传输的数据超过64K，就需要在应用层进行手动分包，多次发送，并在接收端进行手动拼装

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6.基于UDP的应用层协议

• NFS**：**网络文件系统
• TFTP**：**简单文件传输协议
• DHCP**：**动态主机配置协议
• BOOTP**：**启动协议(用于无盘设备启动)
• DNS**：**域名解析协议