UDP 协议

一、传输层中的 UDP 协议

UDP：User Datagram Protocol ( 用户数据报协议 )

1. UDP 协议端格式

注意几个点：

• 源端口号相当于发件人的号码
• 目的端口号相当于收件人的号码
• 一个 UDP 数据报的最大长度为 64KB
  

2. 对于校验和进行一些拓展

在网络编程中传输的数据，受网络波动、网络传输的延迟性等影响，可能会造成在传输数据的过程中，出现一些问题。网络传输的数据本质都是一些 【 0 / 1 】的比特流，这些 bit 流都是通过光信号或者电信号来表示的。如果传输过程中，受到干扰， 就容易出现 " 比特翻转 " 的情况 ( 磁场、辐射… ) ，这就会使得 0 转换成 1，1 转换成 0

而校验和这一机制，其实就是为了验证当前的数据是不是出现问题了。

对校验和举个例子：

我现在去超市买东西，我准备买 【 铅笔 矿泉水 薯片 牙刷 】这四样商品，在出发前，我心中牢记有四样商品要买，当到柜台结账之前，我把手中的商品数一数，发现是四件，说明是对的，如果是三件或五件，那么就是错了…

但是这就有一个弊端，当我把矿泉水买成果汁了，但结果还是四样商品，那么就还是出错了…那么，检验和这一机制的存在一定能证伪。当传输之前的数据相加为 A ，传输之后的数据相加为 B ，两者不同，说明是出错了。而传输之前的数据相加为 A ，传输之后的数据相加为 A ，这不能保证中间的数据没有改变！

3. 拓展

那么在网络编程中，怎么才能既验证中间数据，又能验证结果呢？接下来，我们一起来看看两种校验和的方式。

(1) 了解 crc 校验和

CRC：Cyclic Redundancy Check ( 循环冗余码校验 )

现在有一串数据，把其当作二进制的数据，依次按照字节为单位取出数据，然后将这些数据进行累加。( 在累加的过程中，若溢出了，则溢出的部分就舍弃 )
传输数据的时候，把【 数据 与 crc 校验和 】一起传输给目标，当接收方收到了【 数据 与 crc 校验和 】，接收方就需要验证一下， 查看当前的数据是否是对的。

此时接收方是这么做的：接收方按照同样的算法，再针对数据部分，计算一遍 crc 校验和，把这个新计算的结果和收到的 crc 校验和进行对比，看看结果是不是一致的。

本质上，就是在网络传输数据之前，算一遍 crc，接收数据之后，也算一遍 crc 。如果这个数据在传输之前和传输之后，数据内容不变，那么新计算的 crc 也是一致的。如果传输过程中出现了比特翻转，接收到的数据和传输之前的数据就不一样，此时，前后两份 crc 大概率是不相同的。

(2) md5 算法

md5 算法是一种哈希算法，确切地说：它是一个 " 非对称的哈希算法 "，md5 算法的应用场景非常多，用作校验和只是其中的一个场景。我们之前学过的数据结构常用的是针对整数的哈希算法，数据结构中见的最基础的可能就是通过数组求余数。而 md5 算法就是一个典型的字符串哈希算法。
md5 算法本质上是针对数据进行一系列的数学变换…我们暂且不考虑数学运算，我们看看其对应的特性，以及为什么它可以作为检验和的功能。

md5 算法的特性

• 定长：无论输入的字符串是多长多短，得到的 md5值 都是固定长度。
• 分散：只要输入的字符串，哪怕只变化了一点点，得到的 md5 值 都会差别巨大，当然，这也是当前哈希算法的核心所在。
• 不可逆：给定原字符串，很容易得到 md5 值；但给定了 md5值，恢复出原始的字符串的概率几乎为 0

那么，md5 的分散性就可以用作检验和，为什么呢？
因为两个数据相同的 md5 值是相同的。那么如果两个数据不同，哪怕只是有一点差别，这时两者的 md5值 差别就很大，以此来作为网络传输前后数据的检验。另外，md5 算法也可以用作密码学的场景。

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