UDP 概述
UDP(User Datagram Protocol) 即用户数据报协议，在网络中它与 TCP 协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在 OSI 模型中，在第四层——传输层，处于 IP 协议的上一层。UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用，包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议。
UDP 协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天 UDP 仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。UDP 报文没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段等，可靠性较差。但是正因为 UDP 协议的控制选项较少，在数据传输过程中延迟小、数据传输效率高，适合对可靠性要求不高的应用程序，或者可以保障可靠性的应用程序，如 DNS、TFTP、SNMP 等。
UDP 特点
UDP 提供不可靠服务，具有 TCP 所没有的优势：
- UDP 无连接，时间上不存在建立连接需要的时延。空间上，TCP 需要在端系统中维护连接状态，需要一定的开销，此连接装入包括接收和发送缓存、拥塞控制参数和序号与确认号的参数；UDP 不维护连接状态，也不跟踪这些参数，开销小，空间和时间上都具有优势。举个例子：
- DNS 如果运行在 TCP 之上而不是 UDP，那么 DNS 的速度将会慢很多；
- HTTP 使用 TCP 而不是 UDP，是因为对于基于文本数据的 Web 网页来说，可靠性很重要；
- 同一种专用应用服务器在支持 UDP 时，一定能支持更多的活动客户机。
- 分组首部开销小，TCP 首部 20 字节，UDP 首部 8 字节。
- UDP 没有拥塞控制，应用层能够更好地控制要发送的数据和发送时间，网络中的拥塞控制也不会影响主机的发送速率。某些实时应用要求以稳定的速度发送，能容忍一些数据的丢失，但是不能允许有较大的时延（比如实时视频、直播等）。
- UDP 提供尽最大努力的交付，不保证可靠交付。所有维护传输可靠性的工作需要用户在应用层来完成，没有 TCP 的确认机制、重传机制，如果因为网络原因没有传送到对端，UDP 也不会给应用层返回错误信息。
- UDP 是面向报文的，对应用层交下来的报文，添加首部后直接向下交付给 IP 层，既不合并，也不拆分，保留这些报文的边界。对 IP 层交上来 UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付给上层应用进程，报文不可分割，是 UDP 数据报处理的最小单位。正是因为这样，UDP 显得不够灵活，不能控制读写数据的次数和数量。比如我们要发送 100 个字节的报文，我们调用一次 sendto 函数就会发送 100 字节，对端也需要用 recvfrom 函数一次性接收 100 字节，不能使用循环每次获取 10 个字节、获取十次这样的做法。
- UDP 常用于一次性传输比较少量数据的网络应用，如 DNS、SNMP 等，因为对于这些应用，若是采用 TCP，为连接的创建、维护和拆除带来不小的开销。UDP 也常用于多媒体应用（如 IP 电话、实时视频会议、流媒体等），数据的可靠传输对他们而言并不重要，TCP 的拥塞控制会使他们有较大的延迟，也是不可容忍的。
- UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
还要注意的是：
- IP 数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发；UDP 用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的；
- 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。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。
UDP 的首部格式
UDP 首部共 4 个字段、8 个字节。在计算检验和时，临时把”伪首部”和 UDP 用户数据报连接在一起，伪首部仅仅是为了计算检验和。
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 源端口 | 占 16 位、源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可用全 0 |
| 目的端口 | 占 16 位、目的端口号，这在终点交付报文时必须使用 |
| 长度 | 占 16 位、UDP 用户数据报的长度，其最小值是 8（仅有首部） |
| 检验和 | 占 16 位、检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错，有错就丢弃 |
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。
UDP 校验
UDP 校验和的计算方法和 IP 数据报首部校验和的计算方法相似，都使用二进制反码运算求和再取反，但不同的是：IP 数据报的校验和只检验 IP 数据报的首部，但 UDP 的校验和是把首部和数据部分一起校验。
发送方，首先是把全零放入校验和字段并且添加伪首部，然后把 UDP 数据报看成是由许多 16 位的子串连接起来，若 UDP 数据报的数据部分不是偶数个字节，则要在数据部分末尾增加一个全零字节（此字节不发送），接下来就按照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校验和字段。
在接收方，把收到的 UDP 数据报加上伪首部（如果不为偶数个字节，还需要补上全零字节）后，按二进制反码计算出这些 16 位字的和。当无差错时其结果全为 1，否则就表明有差错出现，接收方应该丢弃这个 UDP 数据报。
注意：
- 校验时，若 UDP 数据报部分的长度不是偶数个字节，则需要填入一个全 0 字节，但是此字节和伪首部一样，是不发送的；
- 如果 UDP 校验和校验出 UDP 数据报是错误的，可以丢弃，也可以交付上层，但是要附上错误报告，告诉上层这是错误的数据报；
- 通过伪首部，不仅可以检查源端口号、目的端口号和 UDP 用户数据报的数据部分，还可以检查 IP 数据报的源 IP 地址和目的地址。这种差错检验的检错能力不强，但是简单，速度快。
参考文章
- https://blog.csdn.net/dog250/article/details/6896949
- https://blog.csdn.net/qq_42196196/article/details/83956689
- https://cloud.tencent.com/developer/article/1004554
- https://blog.csdn.net/aa1928992772/article/details/85240358