使用udp协议的应用(使用udp协议的应用层协议)

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。

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。

UDP，全称 User Datagram Protocol，中文名称为用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络连接。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然目前 UDP 协议的应用不如 TCP 协议广泛，但 UDP 依然是一种非常实用和可行的网络传输层协议。尤其是在一些实时性很强的应用场景中，比如网络游戏、视频会议等，UDP 协议的快速能力更具有独特的魅力。UDP 是一种面向非连接的协议，面向非连接指的是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送数据。至于对方是否可以接收到这些数据，UDP 协议无法控制，所以说 UDP 是一种不可靠的协议。UDP 协议适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。与前面介绍的 TCP 协议一样，UDP 协议直接位于 IP 协议之上。实际上，IP 协议属于 OSI 参考模型的网络层协议，而 UDP 协议和 TCP 协议都属于传输层协议。因为 UDP 是面向非连接的协议，没有建立连接的过程，因此它的通信效率很高，但也正因为如此，它的可靠性不如 TCP 协议。UDP 协议的主要作用是完成网络数据流和数据报之间的转换在信息的发送端，UDP 协议将网络数据流封装成数据报，然后将数据报发送出去；在信息的接收端，UDP 协议将数据报转换成实际数据内容。可以认为 UDP 协议的 socket 类似于码头，数据报则类似于集装箱。码头的作用就是负责友送、接收集装箱，而 socket 的作用则是发送、接收数据报。因此，对于基于 UDP 协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器端的概念。UDP 协议和 TCP 协议简单对比如下：TCP 协议：可靠，传输大小无限制，但是需要连接建立时间，差错控制开销大。UDP 协议：不可靠，差错控制开销较小，传输大小限制在 64 KB以下，不需要建立连接。?相比较 TCP，UDP 是一种不可靠的网络协议，它在通信实例的两端各建立一个 socket，但这两个 socket 之间并没有虚拟链路，它们只是发送、接收数据报的对象。

TCP与UDP协议有什么不同现在Internet上流行的协议是TCP/IP协议，该协议中对低于1024的端口都有确切的定义，他们对应着Internet上一些常见的服务。下面我为大家分享一些TCP与UDP协议有什么不同，欢迎大家参考!一、TCP协议简介TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，只简单的描述下这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗?”，这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作)的数据包：“可以，你什么时候发?”，这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧!”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。TCP的三次握手过程如下：1. 主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ，向主机B请求建立连接，通过这个数据段，主机A告诉主机B 两件事：我想要和你通信;你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。2. 主机B收到主机A的请求后，用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A，也告诉主机A两件事：我已经收到你的请求了，你可以传输数据了;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我。3. 主机A收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到主机B 的数据段：“我已收到回复，我现在要开始传输实际数据了。这样3次握手就完成了，主机A和主机B就可以传输数据了。TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次。1. 当主机A完成数据传输后，将控制位FIN置1，提出停止TCP连接的请求;2. 主机B收到FIN后对其作出响应，确认这一方向上的TCP连接将关闭，将ACK置1;3. 由B端再提出反方向的关闭请求，将FIN置1;4. 主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置1，双方向的关闭结束。由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式，大大提高了数据通信的可靠性，使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互，为数据正式传输打下了可靠的基础。二、UDP协议简介UDP(User Data Protocol)——用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。UDP协议具有如下几个特点：(1)UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制;在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。(2)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。(3)UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。(4)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。(5)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`链接状态表(这里面有许多参数)。(6)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。我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。三、TCP与UDP区别总结1. TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接;2. TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，也不保证可靠交付;3. TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的;4. UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低(对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等);5. 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信;6. TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节;7. TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道。四、应用场合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)。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 ……。TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议，通常由IETF的RFC793说明。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成运输层所指定的功能。一些要求比较高的服务一般使用这个协议，如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、POP3等。 ;

一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。在现场测控领域，面向的是分布化的控制器、监测器等，其应用场合环境比较恶劣，这样就对待传输数据提出了不同的要求，如实时、抗干扰性、安全性等。基于此，现场通信中，若某一应用要将一组数据传送给网络中的另一个节点，可由UDP进程将数据加上报头后传送给IP进程，UDP协议省去了建立连接和拆除连接的过程!取消了重发检验机制，能够达到较高的通信速率。TCP和UDP协议是TCP/IP协议的核心。TCP传输协议：TCP 协议是一TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。
TCP提供的是面向连接的、可靠的数据流传输，如web/网页应用 而UDP提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输，如QQ
TCP提供的是面向连接的、可靠的数据流传输，而UDP提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。面向连接的协议在任何数据传输前就建立好了点到点的连接。ATM和帧中继是面向连接的协议，但它们工作在数据链路层，而不是在传输层。普通的音频电话也是面向连接的。