UDP頭部詳解

一、UDP頭部介紹

UDP（User Datagram Protocol）是一個提供無連接傳輸服務的協議，它被設計用於在IP網絡上發送短消息。

UDP標準的頭部長度為8個字節，由四個字段組成：源端口、目的端口、長度和檢驗和。

二、源端口和目的端口

源端口和目的端口是16位的整數，分別用於標識通信雙方的端口號。

端口號的範圍在0~65535之間，其中0~1023是保留端口號，1024~49151是註冊端口號，49152~65535是短暫端口號。在UDP通信時，使用的端口號一般都是註冊端口號。

struct udp_hdr {
    uint16_t src_port;      // 源端口
    uint16_t dst_port;      // 目的端口
    uint16_t length;        // UDP數據長度
    uint16_t checksum;      // UDP校驗和
 } __attribute__((packed));

三、長度

UDP長度表示UDP報文中數據的長度，它包括UDP頭部和應用數據部分的長度。UDP頭部固定為8個字節，所以長度字段的值必須加上8後才能得到UDP報文的總長度。

注意，長度字段是一個16位的無符號整數，所以UDP報文的最大長度為65,535字節。

四、校驗和

UDP校驗和用於檢測UDP報文傳輸中的錯誤，它是一種高效的檢錯手段。

校驗和的計算方法是將UDP報文中8位一組的所有16位數進行二進制反碼求和，然後對結果取反，得到的結果為校驗和。

如果UDP報文傳輸過程中發生了改變，則接收方計算出的校驗和與報文頭部中的校驗和不同，接收方必須將這個報文丟棄。

uint16_t in_cksum(uint16_t *addr, int len)
{
    int nleft = len;
    uint32_t sum = 0;
    uint16_t *w = addr;
    uint16_t answer = 0;

    while (nleft > 1) {
        sum += *w++;
        nleft -= 2;
    }

    if (nleft == 1) {
        *(unsigned char *)(&answer) = *(unsigned char *)w;
        sum += answer;
    }

    sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
    sum += (sum >> 16);
    answer = ~sum;

    return answer;
}

五、UDP頭部示例

下面是一個UDP頭部的示例：

0                   1                   2                   3   
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     Source Port Number        |     Destination Port Number   |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|            Length             |           Checksum            |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             data                              |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

六、總結

UDP是一種用於提供無連接傳輸服務的協議，它提供了輕量級的、快速的數據傳輸服務。UDP頭部由源端口、目的端口、長度和校驗和四個字段組成，其中校驗和是用於檢測UDP報文傳輸中的錯誤，必不可少。我們需要了解UDP頭部各個字段的定義和計算方法，才能更好地理解和使用UDP協議。