传输层协议 UDP
UDP 的全称 用户数据报协议(User Datagram Protocol)，无连接，客户端和服务器绑定(bind)对应的IP地址和端口号，通过sendto和recvfrom发送和接收消息，不需要考虑黏包问题，和字节流问题，UDP 报文的长度，操作系统是知道的！
一. 端口号
端口号(port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序(进程)：
在 TCP/IP 协议中，用 “源 IP”，“源端口号”，“目的 IP”，“目的端口号”，“协议号” 这样一个五元组来标识一个通信(可以通过 netstat -n 查看)，下面的 http 服务是多线程的！
1. 端口号范围划分
- 0 - 1023：知名端口号 HTTP，FTP，SSH 等这些广为使用的应用层协议，他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
- 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
# 查看知名端口号
cat /etc/services
我们自己写一个服务器绑定(bind)端口号时，要避开这些知名端口号！客户端不需要手动绑定端口号，操作系统自动为其绑定！
3. 两个问题
- 一个进程是否可以 bind 多个端口号？可以！
- 一个端口号是否可以被多个进程 bind？不可以！
- 记住：需要通过端口号找到唯一的进程！
二. UDP 协议
1. UDP 协议格式
- 协议就是一种约定！就是结构化字段！本质就是 struct / class！
| 字段名称 | 字节 | 描述 |
|---|---|---|
| 源端口 | 2 | 标识发送方应用程序的端口号 |
| 目的端口 | 2 | 标识接收方应用程序的端口号 |
| 长度（自描述字段） | 2 | UDP数据报的总长度，包括报头和数据(如果有)，最小值为8字节 |
| 校验和 | 2 | 用于检测数据报在传输过程中是否出现错误，出错了就丢弃 |
- UDP 是如何做到解包的？报头的固定长度的，直接读取 UDP 数据报的前 8 个字节(报头)，将剩下的有效载荷交给应用层！
- UDP 是如何做到分用的(交给应用层的哪一个协议)？通过 16 位的目的端口号，找到响应的协议！
- UDP 是如何做到封装的？例如：应用层->传输层，将应用层协议 http 结构体对象和我们的数据拷贝合并起来，向传输层传输！
2. UDP 特点
- 无连接：发送数据之前不需要建立连接connect，因此没有连接建立和释放的开销。
- 不可靠：不提供确认、重传和排序机制，数据包可能会丢失、重复或无序到达。
- 面向数据报：不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。
3. UDP 面向数据报
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。
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。
4. UDP 缓冲区
- UDP 没有 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。数据发送出去就不管了(不可靠)，所以没有发送缓冲区。
- 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(不可靠)，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，这个概念叫做 全双工。
5. UDP 使用注意事项
- UDP 协议首部中有一个 16 位的最大长度，也就是说一个 UDP 能传输的数据最大长度是 64K(包含 UDP 首部
- 然而 64K 在当今的互联网环境下，是一个非常小的数字，如果我们需要传输的数据超过 64K，就需要在应用层手动的分包，多次发送，并在接收端手动拼装！
6. 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。
当然，也包括你自己写 UDP 程序时自定义的应用层协议！