使用udp协议的应用(UDP协议的应用)

原文地址: http://f543711700.iteye.com/blog/978044发送消息的时候是UDP打洞,登陆的时候使用HTTP~因为登陆服务器其实就是一个HTTP服务器,只不过不是常用的那些,那个服务器是腾讯自行开发的！！！QQ客户端在局域网内，当你打开QQ登录到QQ服务器时，通过外网，你的客户端与QQ服务器建立了一个长连接。你可以用netstat -bn看到此连接的状态是 establish此时，在QQ服务器那面看到的连接的IP是你们局域网对外的IP。举个例子：这是一个假象。通过QQ服务器看到的连接是：这样，防火墙上的31234口对应的就是你机器的55579口。（由于你是发起方，这个数是变化的。动态的）当有信息给你时，QQ服务器只需要发给防火墙的55579口即可。（这里防火墙作了地址翻译）不管UDP还是TCP，最终登陆成功之后，QQ都会有一个TCP连接来保持在线状态。这个TCP连接的远程端口一般是80，采用UDP方式登陆的时候，端口是8000。因此，假如你所在的网络开放了80端口（80端口是最常用端口。。就是通常访问Web的端口，禁掉它的话，你的网络对你来说价值已经不大了），但没有屏蔽腾讯的服务器IP，恭喜你，你是可以登陆成功QQ的。采用UDP协议，通过服务器中转方式。大家都知道，UDP 协议是不可靠协议，它只管发送，不管对方是否收到的，但它的传输很高效。但是，作为聊天软件，怎么可以采用这样的不可靠方式来传输消息呢？于是，腾讯采用了上层协议来保证可靠传输：如果客户端使用UDP协议发出消息后，服务器收到该包，需要使用UDP协议发回一个应答包。如此来保证消息可以无遗漏传输。之所以会发生在客户端明明看到“消息发送失败”但对方又收到了这个消息的情况，就是因为客户端发出的消息服务器已经收到并转发成功，但客户端由于网络原因没有收到服务器的应答包引起的。因为用户一般都是在局域网内,地址都为私有IP,腾讯服务器是如何将信息转发到用户的?首先先介绍一些基本概念：最先提出的是基本的NAT，它的产生基于如下事实：一个私有网络（域）中的节点中只有很少的节点需要与外网连接（呵呵，这是在上世纪90年代中期提出的）。那么这个子网中其实只有少数的节点需要全球唯一的IP地址，其他的节点的IP地址应该是可以重用的。因此，基本的NAT实现的功能很简单，在子网内使用一个保留的IP子网段，这些IP对外是不可见的。子网内只有少数一些IP地址可以对应到真正全球唯一的IP地址。如果这些节点需要访问外部网络，那么基本NAT就负责将这个节点的子网内IP转化为一个全球唯一的IP然后发送出去。(基本的NAT会改变IP包中的原IP地址，但是不会改变IP包中的端口)关于基本的NAT可以参看RFC 1631另外一种NAT叫做NAPT，从名称上我们也可以看得出，NAPT不但会改变经过这个NAT设备的IP数据报的IP地址，还会改变IP数据报的TCP/UDP端口。基本NAT的设备可能我们见的不多（呵呵，我没有见到过），NAPT才是我们真正讨论的主角。看下图：有一个私有网络10. . .*，ClientA是其中的一台计算机，这个网络的网关（一个NAT设备）的外网IP是155.99.25.11(应该还有一个内网的IP地址，比如10.0.0.10)。如果Client A中的某个进程（这个进程创建了一个UDPSocket,这个Socket绑定1234端口）想访问外网主机18.181.0.31的1235端口，那么当数据包通过NAT时会发生什么事情呢？首先NAT会改变这个数据包的原IP地址，改为155.99.25.11。接着NAT会为这个传输创建一个Session（Session是一个抽象的概念，如果是TCP，也许Session是由一个SYN包开始，以一个FIN包结束。而UDP呢，以这个IP的这个端口的第一个UDP开始，结束呢，呵呵，也许是几分钟，也许是几小时，这要看具体的实现了）并且给这个Session分配一个端口，比如62000，然后改变这个数据包的源端口为62000。所以本来是（10.0.0.1:1234->18.181.0.31:1235）的数据包到了互联网上变为了（155.99.25.11:62000->18.181.0.31:1235）。一旦NAT创建了一个Session后，NAT会记住62000端口对应的是10.0.0.1的1234端口，以后从18.181.0.31发送到62000端口的数据会被NAT自动的转发到10.0.0.1上。（注意：这里是说18.181.0.31发送到62000端口的数据会被转发，其他的IP发送到这个端口的数据将被NAT抛弃）这样Client A就与Server S1建立以了一个连接。呵呵，上面的基础知识可能很多人都知道了，那么下面是关键的部分了。看看下面的情况：接上面的例子，如果Client A的原来那个Socket(绑定了1234端口的那个UDP Socket)又接着向另外一个Server S2发送了一个UDP包，那么这个UDP包在通过NAT时会怎么样呢？这时可能会有两种情况发生，一种是NAT再次创建一个Session，并且再次为这个Session分配一个端口号（比如：62001）。另外一种是NAT再次创建一个Session，但是不会新分配一个端口号，而是用原来分配的端口号62000。前一种NAT叫做SymmetricNAT，后一种叫做ConeNAT。我们期望我们的NAT是第二种，呵呵，如果你的NAT刚好是第一种，那么很可能会有很多P2P软件失灵。（可以庆幸的是，现在绝大多数的NAT属于后者，即Cone NAT）好了，我们看到，通过NAT,子网内的计算机向外连结是很容易的（NAT相当于透明的，子网内的和外网的计算机不用知道NAT的情况）。但是如果外部的计算机想访问子网内的计算机就比较困难了（而这正是P2P所需要的）。那么我们如果想从外部发送一个数据报给内网的计算机有什么办法呢？首先，我们必须在内网的NAT上打上一个“洞”（也就是前面我们说的在NAT上建立一个Session），这个洞不能由外部来打，只能由内网内的主机来打。而且这个洞是有方向的，比如从内部某台主机（比如：192.168.0.10）向外部的某个IP(比如：219.237.60.1)发送一个UDP包，那么就在这个内网的NAT设备上打了一个方向为219.237.60.1的“洞”，（这就是称为UDP HolePunching的技术）以后219.237.60.1就可以通过这个洞与内网的192.168.0.10联系了。（但是其他的IP不能利用这个洞）。呵呵，现在该轮到我们的正题P2P了。有了上面的理论，实现两个内网的主机通讯就差最后一步了：两边都无法主动发出连接请求，谁也不知道谁的公网地址，那我们如何来打这个洞呢？我们需要一个中间人来联系这两个内网主机。现在我们来看看一个P2P软件的流程，以下图为例：首先，Client A登录服务器，NAT A为这次的Session分配了一个端口60000，那么ServerS收到的Client A的地址是202.187.45.3:60000，这就是Client A的外网地址了。同样，ClientB登录Server S，NAT B给此次Session分配的端口是40000，那么ServerS收到的B的地址是187.34.1.56:40000。此时，Client A与Client B都可以与ServerS通信了。如果Client A此时想直接发送信息给Client B，那么他可以从ServerS那儿获得B的公网地址187.34.1.56:40000，是不是Client A向这个地址发送信息ClientB就能收到了呢？答案是不行，因为如果这样发送信息，NATB会将这个信息丢弃（因为这样的信息是不请自来的，为了安全，大多数NAT都会执行丢弃动作）。那该怎么办呢？ 首先我们假设Server S是219.237.60.1：7000，当Clinet A（202.187.45.3：60000）向Server S（219.237.60.1：7000）发送数据包，Server S是可以正常接收到数据，因为它是属于外型开放的服务器端口。当Server S收到数据包后可以获知Clinet A（202.187.45.3：60000）对外通信的临时session信息（这个叫临时的端口，假设是60000会过期，具体时间不同，一般是每30S发送一个keep住连接以保证端口维持通信连接不断）Server S此时应将次信息保存起来。而同时，Client B (192.168.0.10:40000)也在时刻向Server S发送心跳包，Server S就向Client B (192.168.0.10:40000)发送一个通知，让Client B(192.168.0.10:4000) 发送探测包（这个数据包最好发几个），Client B(192.168.0.10:4000)在收到通知后在向Server S发送反馈包，说明以向自己以向Client A(192.168.0.20:60000)发送了探测包，Server S在收到反馈之后再向Client A(192.168.0.20:60000)转发反馈包，Client A(192.168.0.20:60000)在收到数据包之后在向原本要求请求的Client B(192.168.0.10:4000)发送数据包，此时连接已经打通，实现穿透。Client B(192.168.0.10:4000)会将数据包转发给Client A(192.168.0.20:60000)从而在转发给内网内网IP:192.168.0.1。 对于Symmetric NAPT的情况，网上有人说可以通过探测端口的方式，不过成功率并不高，我建议可用服务器进行中转。另外，最好在数据包发送前先检测是否进行的是同个NAT的情况，也就是内网发内网，如果是，直接发送即可，而无需通过外网再绕回来。

socket(family,type[,protocal]) 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。有效的端口号： 0～ 65535但是小于1024的端口号基本上都预留给了操作系统POSIX兼容系统(如Linux、Mac OS X等)，在/etc/services文件中找到这些预留端口与的列表面向连接的通信提供序列化、可靠的和不重复的数据交付，而没有记录边界。意味着每条消息都可以拆分多个片段，并且每个消息片段都能到达目的地，然后将它们按顺序组合在一起,最后将完整的信息传递给等待的应用程序。实现方式(TCP)：传输控制协议（TCP）， 创建TCP必须使用SOCK_STREAM作为套接字类型因为这些套接字（AF_INET）的网络版本使用因特网协议(IP)来搜寻网络中的IP,所以整个系统通常结合这两种协议(TCP/IP)来进行网络间数据通信。数据报类型的套接字, 即在通信开始之前并不需要建议连接,当然也无法保证它的顺序性、可靠性或重复性实现方式(UDP)用户数据包协议（UDP), 创建UDP必须使用SOCK_DGRAM (datagram)作为套接字类型它也使用因特网来寻找网络中主机，所以是UDP和IP的组合名字UDP/IP注意点:1）TCP发送数据时，已建立好TCP连接，所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的，每次发送要指定是发给谁。2）服务端与客户端不能直接发送列表，元组，字典。需要字符串化repr(data)。TCP的优点：可靠，稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。TCP的缺点：慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击 TCP在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。 而且，因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。什么时候应该使用TCP :当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。 在日常生活中，常见使用TCP协议的应用如下： 浏览器，用的HTTP FlashFXP，用的FTP Outlook，用的POP、SMTP Putty，用的Telnet、SSH QQ文件传输.UDP的优点：快，比TCP稍安全 UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood攻击……UDP的缺点：不可靠，不稳定 因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。什么时候应该使用UDP：当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。 比如，日常生活中，常见使用UDP协议的应用如下： QQ语音 QQ视频 TFTP ……

1、UDP提供了无连接通信，且不对传送数据包进行可靠性保证，适合于一次传输少量数据，UDP传输的可靠性由应用层负责。常用的UDP端口号有：53（DNS）、69（TFTP）、161（SNMP），使用UDP协议包括：TFTP、SNMP、NFS、DNS、BOOTP。2、为了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数据包的发送和接收，设计用户数据报协议UDP。3、UDP使用底层的互联网协议来传送报文，同IP一样提供不可靠的无连接数据包传输服务。它不提供报文到达确认、排序、及流量控制等功能。4、UDP Helper可以实现对指定UDP端口广播报文的中继转发，即将指定UDP端口的广播报文转换为单播报文发送给指定的服务器，起到中继的作用。扩展资料：UDP协议的特点：1、由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。2、UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包而言UDP的额外开销很小。3、吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。4、UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。参考资料来源：百度百科-UDP
UDP用途： 为了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数据包的发送和接收，设计用户数据报协议UDP。使用UDP协议包括：TFTP、SNMP、NFS、DNS、BOOTPUDP使用底层的互联网协议来传送报文，同IP一样提供不可靠的无连接数据包传输服务。它不提供报文到达确认、排序、及流量控制等功能。UDP简介： UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。
UDP(User Datagram Protocol） 用户数据报协议 （RFC 768） 用户数据报协议（UDP）是 OSI 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 UDP 协议基本上是 IP 协议与上层协议的接口。 UDP 协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。由于大多数网络应用程序都在同一台机器上运行，计算机上必须能够确保目的地机器上的软件程序能从源地址机器处获得数据包，以及源计算机能收到正确的回复。这是通过使用 UDP 的“端口号”完成的。例如，如果一个工作站希望在工作站 128.1.123.1 上使用域名服务系统，它就会给数据包一个目的地址 128.1.123.1 ，并在 UDP 头插入目标端口号 53 。源端口号标识了请求域名服务的本地机的应用程序，同时需要将所有由目的站生成的响应包都指定到源主机的这个端口上。 UDP 端口的详细介绍可以参照相关文章。与 TCP 不同， UDP 并不提供对 IP 协议的可靠机制、流控制以及错误恢复功能等。由于 UDP 比较简单， UDP 头包含很少的字节，比 TCP 负载消耗少。UDP 适用于不需要 TCP 可靠机制的情形，比如，当高层协议或应用程序提供错误和流控制功能的时候。 UDP 是传输层协议，服务于很多知名应用层协议，包括网络文件系统（NFS）、简单网络管理协议（SNMP）、域名系统（DNS）以及简单文件传输系统（TFTP）。协议结构Source Port — 16位。源端口是可选字段。当使用时，它表示发送程序的端口，同时它还被认为是没有其它信息的情况下需要被寻址的答复端口。如果不使用，设置值为0。Destination Port — 16位。目标端口在特殊因特网目标地址的情况下具有意义。Length — 16位。该用户数据报的八位长度，包括协议头和数据。长度最小值为8。Checksum — 16位。IP 协议头、UDP 协议头和数据位，最后用0填补的信息假协议头总和。如果必要的话，可以由两个八位复合而成。Data — 包含上层数据信息。UDP的特点：UDP协议使用IP层提供的服务把从应用层得到的数据从一台主机的某个应用程序传给网络上另一台主机上的某一个应用程序。UDP协议有如下的特点：1、UDP传送数据前并不与对方建立连接，即UDP是无连接的，在传输数据前，发送方和接收方相互交换信息使双方同步。2、UDP不对收到的数据进行排序，在UDP报文的首部中并没有关于数据顺序的信息（如TCP所采用的序号），而且报文不一定按顺序到达的，所以接收端无从排起。3、UDP对接收到的数据报不发送确认信号，发送端不知道数据是否被正确接收，也不会重发数据。4、UDP传送数据较TCP快速，系统开销也少。 从以上特点可知，UDP提供的是无连接的、不可靠的数据传送方式，是一种尽力而为的数据交付服务。
udp没有差错控制，报文直接交换，传输速度快，但是出错率和丢失率也高 协议跟硬件软件都有关的，硬件里中继器是用udp的，其他如路由类需要差错控制的都用tcp/ip协议，电子邮件用pop3，bt下载用p2p
QQ 的程序里就有 UDP 。 视频 音频也用到UDP

可以使用Windows Netmeeting 实现通信，文件共享，甚至远程桌面等等功能，非常好用。最关键的是使用UDP协议。xp操作系统运行下键入conf即可。

用户数据报协议UDP只在IP的数据报服务之上增加的功能：复用和分用的功能以及差错检测的功能。 UDP的主要特点是：(1) UDP是无连接的 ，即发送数据之前不需要建立连接（当然，发送数据结束时也没有连接可释放)，因此了开销和发送数据之前的时延。(2) UDP使用尽最大努力交付 ，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表（这里面有许多参数)。(3) UDP是面向报文的 。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。这就是说，应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文，如图5-4所示。在接收方的UDP,对IP层交上来的UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程。也就是说，UDP一次交付一个完整的报文。因此，应用程序必须选择合适大小的报文，若报文太长，UDP把它交给IP层后，IP层在传送时可能要进行分片，这会降低IP层的效率。反之，若报文太短，UDP把它交给IP层后，会使IP数据报的首部的相对长度太大，这也降低了IP层的效率。(4)UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。很多的实时应用（如P电话、实时祝频会议等）要求源主机以恒定的速率发递数据，并且允许在网铬发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太大的时延。UDP正好适合这种要求。(5)UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信.(6)UDP的首部开销小，只有8个字节，比TCP的20个字节的首部要短。(7)网络环境差的情况下，丢包严重。虽然某些实时应用需要使用没有拥塞控制的UDP,但当很多的源主机同时都向网络发送高速率的实时视领流时，网铬就有可能发生拥塞。结果大家都无法正常接收。因此，不使用拥塞控制功能的UDP有可能会引起网络产生严重的拥塞问题。还有一些使用UDP的实时应用，需要对UDP的不可靠的传输进行适当的改进，以减少数据的丢失。在这种情况下，应用进程本身可以在不影响应用的实时性的前提下，增加一些提高可靠性的措施，如采用前向纠错或重传己丢失的报文。用户数据报UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段很简单，只有8个字节(图5-5)，由四个字段组成，每个字段的长度都是两个字节。各字段意义如下：(1)源端口   源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可用全0。(2)目的端口   目的端口号。这在终点交付报文时必须使用。(3)长度    UDP用户数据报的长度，其最小值是8（仅有首部）。(4)检验和    检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。伪首部的第3字段是全零；第4字段是P首部中的协议字段的值，对于 UDP协议字段值为17 ；第5字段是UDP用户数据报的长度。当运输层从IP层收到UDP数据报时，就根据首部中的目的端口，把UDP数据报通过相应的端口，上交最后的终点一应用进程。如果接收方UDP发现收到的报文中的目的端口号不正确（即不存在对应于该端口号的应用进程)，就丢弃该报文，并由 网际控制报文协议ICMP发送“端口不可达”差错报文 给发送方。“ICMP的应用”中的traceroute时，就是让发送的UDP用户数据报故意使用一个非法的UDP端口，结果ICMP就返回“端口不可达”差错报文，因而达到了测试的目的。请注意，虽然在UDP之间的通信要用到其端口号，但由于UDP的通信是无连接的，因此不需要使用套接字(TCP之间的通信必须要在两个套接字之间建立连接)。UDP用户数据报首部中检验和的计算方法有些特殊。在计算检验和时，要在UDP用户数据报之前增加12个字节的伪首部。所谓“伪首部”是因为这种伪首部并不是UDP用户数据报真正的首部。只是在计算检验和时，临时添加在UDP用户数据报前面，得到一个临时的UDP用户数据报。检验和就是按照这个临时的UDP用户数据报来计算的。伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅仅是为了计算检验和。UDP计算检验和的方法 和计算IP数据报首部检验和的方法相似。但不同的是：IP数据报的检验和只检验IP数据报的首部，但UDP的检验和是把首部和数据部分一起都检验。 在发送方 ，首先是先把全零放入检验和字段。再把伪首部以及UDP用户数据报看成是由许多16位的字串接起来的。若UDP用户数据报的数据部分不是偶数个字节，则要填入一个全零字节（但此字节不发送）。然后按二进制反码计算出这些16位字的和。将此和的二进制反码写入检验和字段后，就发送这样的UDP用户数据报。 在接收方 ，把收到的UDP用户数据报连同伪首部（以及可能的填充全零字节）一起，转为8位数二进制，然后按二进制反码求这些16位字的和。当无差错时其结果应为全1。否则就表明有差错出现，接收方就应丢弃这个UDP用户数据报（也可以上交给应用层，但附上出现了差错的警告)。 检验和 ，既检查了UDP用户数据报的源端口号和目的端口号以及UDP用户数据报的数据部分，又检查了IP数据报的源P地址和目的地址。 这里假定用户数据报的长度是15字节，因此要添加一个全0的字节。这种简单的差错检验方法的检错能力并不强，但它的好处是简单，处理起来较快。