UDP

UDP

Название:	User Datagram Protocol
Уровень (по модели OSI):	Транспортный
Семейство:	TCP/IP (иногда называют UDP/IP)
Порт/ID:	17 (в IP)
Спецификация:	RFC 768 / STD 6
Основные реализации (клиенты):	Ядра Windows, Linux, UNIX
Основные реализации (серверы):	Ядра Windows, Linux, UNIX
Расширяемость:	нет

UDP (англ. User Datagram Protocol в протокол пользовательских датаграмм) в это транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения. Он является одним из самых простых протоколов транспортного уровня модели OSI. Его IP-идентификатор в 11₁₆ (17).

В отличие от TCP, UDP не подтверждает доставку данных, не заботится о корректном порядке доставки и не делает повторов. Поэтому аббревиатуру UDP иногда расшифровывают как Unreliable Datagram Protocol (протокол ненадёжных датаграмм). Зато отсутствие соединения, дополнительного трафика и возможность широковещательных рассылок делают его удобным для применений, где малы потери, в массовых рассылках локальной подсети, в медиапротоколах и т.п.

Состав UDP-датаграммы

Первые 64 бита (8 байт) датаграммы представляют собой UDP-заголовок, остальные биты в данные сообщения:

Биты	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0-31	Порт отправителя (Source port)																Порт получателя (Destination port)
32-63	Длина датаграммы (Length)																Контрольная сумма (Checksum)
64-...	Данные (Data)

Значение поля «длина датаграммы» указывает на длину всего UDP-сообщения, то есть включая и UDP-заголовок. Измеряется в октетах (байтах).

Максимальная длина данных

Для вычисления максимальной длины данных в UDP-сообщении при передаче в IP сетях необходимо учесть, что UDP-сообщение в свою очередь является содержимым области данных IP-сообщения. Максимальная длина IP-сообщения (с учетом заголовка) равна 65535 октетов. Потому максимальная длина UDP-сообщения (за вычетом минимального IP-заголовка) равна 65535 в 20 = 65515 октетов. Длина заголовка UDP-сообщения равна 8 октетам, следовательно, максимальная длина данных в UDP-сообщении равна 65515 в 8 = 65507 октетов. На практике нерационально использовать максимальную величину IP пакета, так как такой размер превышает MTU основных протоколов канального уровня, и следовательно требует фрагментации IP пакета, поэтому обычно используется размер, соотнесенный с MTU используемого канального протокола.

Октеты	IP-сообщение
65535	20	Минимальный IP-заголовок
	65515	Данные IP-сообщения: UDP-сообщение 8 UDP-заголовок 65507 Данные UDP-сообщения

Псевдозаголовок

При вычислении контрольной суммы к UDP-датаграмме добавляется специальный псевдо-заголовок с данными о получателе и отправителе следующего формата:

Биты	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0-31	IP-адрес отправителя (Source address)
32-63	IP-адрес получателя (Destination address)
64-95	0	0	0	0	0	0	0	0	Протокол (Protocol)								Длина UDP-датаграммы (UDP length)

Поле «протокол» содержит в себе значение 17 (00010001 в двоичном виде, 11 в в шестнадцатеричном) в идентификатор UDP-протокола. Поле «длина UDP-датаграммы» содержит в себе длину UDP-сообщения без псевдозаголовка в октетах, то есть совпадает с одноименным полем в UDP-заголовке.

Псевдозаголовок по сети не передается, для проверки контрольной суммы восстанавливается на хосте назначения используя данные из IP- и UDP-заголовков.

Расчёт контрольной суммы

Перед расчетом контрольной суммы UDP-сообщение дополняется в конце нулевыми битами до длины, кратной 16 битам (псевдозаголовок и добавочные нулевые биты не отправляются вместе с сообщением). Поле контрольной суммы в UDP-заголовке во время расчета контрольной суммы отправляемого сообщения принимается нулевым.

Для расчета контрольной суммы псевдозаголовок и UDP-сообщение разбивается на слова (1 слово = 2 байта (октета) = 16 бит). Затем рассчитывается поразрядное дополнение до единицы суммы всех слов с поразрядным дополнением. Результат записывается в соответствующее поле в UDP-заголовке.

Нулевое значение контрольной суммы зарезервировано, и означает что датаграмма не имеет контрольной суммы. В случае, если вычисленная контрольная сумма получилась равной нулю, поле заполняют двоичнымим единицами.

При получении сообщения получатель считает контрольную сумму заново (уже учитывая поле контрольной суммы), и, если в результате получится двоичное число из шестнадцати единиц (то есть 0xffff), то контрольная сумма считается сошедшейся. Если сумма не сходится (данные были повреждена при передаче), датаграмма уничтожается.

Пример расчёта контрольной суммы

Для примера рассчитаем контрольную сумму нескольких 16-битных слов: 0x398a, 0xf802, 0x14b2, 0xc281. Находим их сумму с поразрядным дополнением.
0x398a + 0xf802 = 0x1318c 0x318d
0x318d + 0x14b2 = 0x0463f 0x463f
0x463f + 0xc281 = 0x108c0 0x08c1
Теперь находим поразрядное дополнение до единицы полученного результата:

0x08c1 = 0000 1000 1100 0001 1111 0111 0011 1110 = 0xf73e или, иначе в 0xffff в 0x08c1 = 0xf73e. Это и есть искомая контрольная сумма.

Поля

Если задействован порт отправителя, то он указывает порт процесса, посылающего датаграмму. Можно принять, что это тот порт, на который при отсутствии какой-либо иной информации следует адресовать ответную датаграмму. Если данное поле не задействовано, то в него следует записать нуль. Порт получателя имеет смысл только в контексте конкретного Internet адреса получателя.

Длина в длина в октетах данной датаграммы, включая как заголовок, так и данные (это означает, что минимальное значение поля длины равно восьми).

Интерфейс протокола IP

Модуль протокола UDP должен иметь возможность извлекать из Internet заголовка датаграммы Internet адреса отправителя и получателя, а также тип протокола. Один из возможных интерфейсов UDP/IP мог бы возвращать в ответ на команду получения полную Internet датаграмму, включая Internet заголовок целиком. Такой интерфейс мог бы также позволить протоколу UDP передавать протоколу IP для посылки некую готовую Internet датаграмму вместе с заголовком. Протокол IP мог бы лишь проверять определенные поля Internet заголовка на совместимость, а также вычислять контрольную сумму

Использование

Недостаточная надёжность протокола может выражаться как в потере отдельных пакетов, так и в их дублировании. UDP используется при передаче потокового видео, игр реального времени, а также некоторых других типов данных.

Ненадёжность протокола UDP надо понимать в том смысле, что в случаях влияния внешних факторов, приводящих к сбоям, протокол UDP не предусматривает стандартного механизма повторения передачи потерянных пакетов. В этом смысле он настолько же надежен, как и протокол ICMP.

Если приложению требуется большая надёжность, то используется протокол TCP или SCTP, либо реализуется какой-нибудь свой нестандартный алгоритм повторения передач в зависимости от условий.

UDP используется в следующих протоколах:

• DNS
• RTP и RTCP
• RTMFP
• TFTP
• SNTP
• NTP
• NFS
• DHCP

См. также

• UDP Lite
• SCTP
• Зарезервированные порты TCP/UDP
• Список портов TCP и UDP
• UDT

Ссылки

• RFC 768
• IANA Port Assignments
• «Протокол UDP», Семенов Ю. А.
• Д. Комер. Межсетевой обмен с помощью TCP/IP. Глава 11. Протокол UDP.