User Datagram Protocol (UDP) ir transporta slāņa protokols. UDP ir daļa no interneta protokola komplekta, ko dēvē par UDP/IP komplektu. Atšķirībā no TCP, tas ir neuzticams un bezsavienojuma protokols. Tātad, pirms datu pārsūtīšanas nav nepieciešams izveidot savienojumu. UDP palīdz tīklā izveidot savienojumus ar zemu latentumu un pret zaudējumiem. UDP nodrošina saziņu starp procesiem.
Kas ir lietotāja datagrammas protokols?
Lai gan pārraides kontroles protokols (TCP) ir dominējošais transporta slāņa protokols, ko izmanto lielākajā daļā interneta pakalpojumu; nodrošina garantētu piegādi, uzticamību un daudz ko citu, taču visi šie pakalpojumi mums izmaksā papildu pieskaitāmās izmaksas un latentumu. Šeit attēlā parādās UDP. Reāllaika pakalpojumiem, piemēram, datorspēlēm, balss vai video saziņai un tiešraides konferencēm; mums vajag UDP. Tā kā ir nepieciešama augsta veiktspēja, UDP ļauj atmest paketes, nevis apstrādāt aizkavētas paketes. UDP kļūdu pārbaude netiek veikta, tāpēc tiek ietaupīts arī joslas platums.
UDP galvene
UDP galvene ir 8 baiti fiksēta un vienkārša galvene, savukārt TCP gadījumā tā var atšķirties no 20 līdz 60 baitiem. Pirmie 8 baiti satur visu nepieciešamo galvenes informāciju, bet pārējā daļa sastāv no datiem. Katrs UDP porta numura lauks ir 16 biti garš, tāpēc portu numuru diapazons ir definēts no 0 līdz 65535; porta numurs 0 ir rezervēts. Portu numuri palīdz atšķirt dažādus lietotāju pieprasījumus vai procesus.
UDP galvene
- Avota osta: Avota ports ir 2 baitus garš lauks, ko izmanto, lai identificētu avota porta numuru.
- Galamērķa osta: Tas ir 2 baitus garš lauks, ko izmanto, lai identificētu paredzētās paketes portu.
- Garums: Garums ir UDP garums, ieskaitot galveni un datus. Tas ir 16 bitu lauks.
- Kontrolsumma: Kontrolsumma ir 2 baitus garš lauks. Tas ir 16 bitu viens papildinājums UDP galvenes viena komplementa summai, informācijas pseidogalvenei no IP galvenes un datiem, kas ir papildināti ar nulles oktetiem beigās (ja nepieciešams), lai izveidotu divkārtni. okteti.
Piezīmes - Atšķirībā no TCP, UDP kontrolsummas aprēķins nav obligāts. UDP nenodrošina kļūdu kontroli vai plūsmas kontroli. Tādējādi kļūdu ziņošanai UDP ir atkarīgs no IP un ICMP. Arī UDP nodrošina portu numurus, lai tas varētu atšķirt lietotāju pieprasījumus.
UDP lietojumprogrammas
- Izmanto vienkāršai pieprasījuma-atbildes saziņai, ja datu apjoms ir mazāks un līdz ar to ir mazākas bažas par plūsmas un kļūdu kontroli.
- Tas ir piemērots protokols multiraidei, jo UDP atbalsta pakešu komutāciju.
- UDP tiek izmantots dažiem maršrutēšanas atjaunināšanas protokoliem, piemēram, RIP (maršrutēšanas informācijas protokols).
- Parasti izmanto reāllaika lietojumprogrammām, kuras nevar pieļaut nevienmērīgu aizkavi starp saņemtā ziņojuma sadaļām.
- UDP tiek plaši izmantots tiešsaistes spēlēs, kur zems latentums un liela ātruma saziņa ir būtiska labas spēļu pieredzes nodrošināšanai. Spēļu serveri klientiem bieži sūta nelielas, biežas datu paketes, un UDP ir labi piemērots šāda veida saziņai, jo tas ir ātrs un viegls.
- Straumēšanas multivides lietojumprogrammas, piemēram, IPTV, tiešsaistes radio un video konferences, izmanto UDP, lai pārraidītu reāllaika audio un video datus. Dažu pakešu zudums šajās lietojumprogrammās var tikt pieļauts, jo dati nepārtraukti plūst un nav nepieciešama atkārtota pārsūtīšana.
- VoIP (Voice over Internet Protocol) pakalpojumi, piemēram, Skype un WhatsApp, izmanto UDP reāllaika balss saziņai. Balss sakaru aizkave var būt pamanāma, ja paketes tiek aizkavētas sastrēgumu kontroles dēļ, tāpēc tiek izmantots UDP, lai nodrošinātu ātru un efektīvu datu pārraidi.
- DNS (Domēna nosaukumu sistēma) saviem vaicājuma/atbildes ziņojumiem izmanto arī UDP. DNS vaicājumi parasti ir mazi, un tiem ir nepieciešams ātrs atbildes laiks, padarot UDP par piemērotu protokolu šai lietojumprogrammai.
- DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) izmanto UDP, lai dinamiski piešķirtu IP adreses tīklā esošajām ierīcēm. DHCP ziņojumi parasti ir mazi, un aizkave, ko izraisa pakešu zudums vai atkārtota pārsūtīšana, parasti nav būtiska šai lietojumprogrammai.
- Sekojošās ieviešanas izmanto UDP kā transporta slāņa protokolu:
- NTP (tīkla laika protokols)
- DNS (domēna nosaukumu pakalpojums)
- BOOTP, DHCP.
- NNP (tīkla ziņu protokols)
- Dienas citāts protokolā
- TFTP, RTSP, RIP.
- Lietojumprogrammas slānis var veikt dažus uzdevumus, izmantojot UDP-
- Izsekošanas maršruts
- Ierakstīt maršrutu
- Laika zīmogs
- UDP paņem datagrammu no tīkla slāņa, pievieno tās galveni un nosūta to lietotājam. Tātad, tas darbojas ātri.
- Faktiski UDP ir nulles protokols, ja noņemat kontrolsummas lauku.
- Samaziniet datora resursu nepieciešamību.
- Ja pārsūtīšanai izmantojat multiraidi vai apraidi.
- Reāllaika pakešu pārsūtīšana, galvenokārt multivides lietojumprogrammās.
UDP priekšrocības
- Ātrums: UDP ir ātrāks par TCP, jo tam nav jāveido savienojums un jānodrošina uzticama datu piegāde.
- Mazāks latentums: tā kā savienojums netiek izveidots, ir mazāks latentums un ātrāks reakcijas laiks.
- Vienkāršība: UDP protokola dizains ir vienkāršāks nekā TCP, kas atvieglo tā ieviešanu un pārvaldību.
- Apraides atbalsts: UDP atbalsta apraidi vairākiem adresātiem, padarot to noderīgu lietojumprogrammām, piemēram, video straumēšanai un tiešsaistes spēlēm.
- Mazāks paciņas izmērs: UDP izmanto mazākus pakešu izmērus nekā TCP, kas var samazināt tīkla pārslodzi un uzlabot kopējo tīkla veiktspēju.
- User Datagram Protocol (UDP) ir efektīvāks gan latentuma, gan joslas platuma ziņā.
UDP trūkumi
- Nav uzticamības: UDP negarantē pakešu piegādi vai piegādes kārtību, kā rezultātā var rasties datu pazušana vai dublikāti.
- Nav sastrēgumu kontroles: UDP nav pārslodzes kontroles, kas nozīmē, ka tas var nosūtīt paketes ar ātrumu, kas var izraisīt tīkla pārslodzi.
- Nav plūsmas kontroles: UDP nav plūsmas kontroles, kas nozīmē, ka tas var pārslogot uztvērēju ar paketēm, kuras tas nevar apstrādāt.
- Neaizsargāti pret uzbrukumiem: UDP ir neaizsargāts pret pakalpojumu atteikuma uzbrukumiem, kad uzbrucējs var pārpludināt tīklu ar UDP paketēm, pārslogojot tīklu un izraisot tā avāriju.
- Ierobežoti lietošanas gadījumi: UDP nav piemērots lietojumprogrammām, kurām nepieciešama uzticama datu piegāde, piemēram, e-pasta vai failu pārsūtīšanai, un ir labāk piemērota lietojumprogrammām, kas var paciest noteiktu datu zudumu, piemēram, video straumēšanai vai tiešsaistes spēlēm.
UDP pseido galvene
- Pseidogalvenes izmantošanas mērķis ir pārbaudīt, vai UDP pakete ir sasniegusi pareizo galamērķi
- Pareizais galamērķis sastāv no konkrētas iekārtas un konkrēta protokola porta numura šajā iekārtā
UDP pseido galvene
UDP pseido galvenes informācija
- Pati UDP galvenē ir norādīts tikai protokola porta numurs. Tādējādi, lai pārbaudītu galamērķa UDP sūtītāja mašīnā, aprēķina kontrolsummu, kas aptver galamērķa IP adresi, kā arī UDP paketi.
- Galīgajā galamērķī UDP programmatūra pārbauda kontrolsummu, izmantojot mērķa IP adresi, kas iegūta no tās IP paketes galvenes, kurā tika nosūtīts UDP ziņojums.
- Ja kontrolsumma sakrīt, tad ir jābūt patiesam, ka pakete ir sasniegusi paredzēto galamērķa resursdatoru, kā arī pareizo protokola portu šajā resursdatorā.
Lietotāja interfeiss
Lietotāja interfeisam ir jāļauj izveidot jaunus saņemšanas portus, saņemšanas operācijas saņemšanas portos, kas atgriež datu oktetus un norādi par avota portu un avota adresi, kā arī darbību, kas ļauj nosūtīt datagrammu, norādot datus, avotu un galamērķa ostas un nosūtāmā adrese.
IP interfeiss
- UDP modulim jāspēj noteikt avota un galamērķa interneta adresi un protokola lauku no interneta galvenes
- Viena iespējamā UDP/IP saskarne atgrieztu visu interneta datagrammu, ieskaitot visu interneta galveni, reaģējot uz saņemšanas darbību
- Šāds interfeiss arī ļautu UDP nosūtīt pilnu interneta datagrammu ar galveni uz IP, lai to nosūtītu. IP pārbaudītu noteiktu lauku konsekvenci un aprēķinātu interneta galvenes kontrolsummu.
- IP interfeiss ļauj UDP modulim mijiedarboties ar protokolu steka tīkla slāni, kas ir atbildīgs par datu maršrutēšanu un piegādi tīklā.
- IP interfeiss nodrošina UDP moduļa mehānismu, lai sazinātos ar citiem tīkla resursdatoriem, nodrošinot piekļuvi pamatā esošajam IP protokolam.
- IP interfeisu UDP modulis var izmantot, lai nosūtītu un saņemtu datu paketes tīklā, izmantojot IP maršrutēšanas un adresācijas mehānismus.
- IP interfeiss nodrošina abstrakcijas līmeni, kas ļauj UDP modulim mijiedarboties ar tīkla slāni, neveicot tiešu IP maršrutēšanas un adresēšanas sarežģītību.
- IP interfeiss apstrādā arī IP pakešu sadrumstalotību un atkārtotu komplektēšanu, kas ir svarīgi liela apjoma datu pārraidei, kas var pārsniegt tīkla atļauto maksimālo pakešu izmēru.
- IP saskarne var nodrošināt arī papildu pakalpojumus, piemēram, pakalpojumu kvalitātes (QoS) parametru un drošības mehānismu, piemēram, IPsec, atbalstu.
- IP interfeiss ir būtiska Internet Protocol Suite sastāvdaļa, jo tā nodrošina saziņu starp resursdatoriem internetā un nodrošina netraucētu datu pakešu pārsūtīšanu tīklā.
VĀRTU jautājumi praksei
- GATE CS 2013, 12. jautājums
- GATE CS 2012, 65. jautājums
- GATE CS 2007, 20. jautājums
- GATE CS 2005, 23. jautājums
- GATE IT 2008, 66. jautājums
- GATE Mock 2015, 5. jautājums
Bieži uzdotie jautājumi par UDP — FAQ
1. Nosauciet protokolus, kas izmanto UDP?
Protokols, kas izmanto UDP modeli, ir:
2. Kas ir ātrāks: TCP vai UDP?
UDP ir ātrāks par TCP.