udp是面向无连接的,必须使用哪一个协议来提供传输的可靠性?

2024-05-05 15:21

1. udp是面向无连接的,必须使用哪一个协议来提供传输的可靠性?

使用应用层协议提供可靠性。
TCP是传输控制协议，是一个可靠的面向连接的协议。它允许网络间两台主机之间无差错的信息传输。
UDP 是用户数据报协议，它采用无连接的方式传输数据，也就是说发送端不关心发送的数据是否到达目标主机，数据是否出错等。收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障。

从结构上划分，物联网应用层包括以下三个部分：
1、物联网中间件：物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序，中间件将各种可以公用的能力进行统一封装，提供给物联网应用使用。
2、物联网应用：物联网应用就是用户直接使用的各种应用，如智能操控、安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等等。
3、云计算：云计算可以助力物联网海量数据的存储和分析。依据云计算的服务类型可以将云分为：基础架构即服务(IaaS)、平台即服务（PaaS)、服务和软件即服务（SaaS)。

udp是面向无连接的,必须使用哪一个协议来提供传输的可靠性?

2. 既然udp和tcp相比是一种不可靠的网络协议，那么还有什么使用价值或必要

1、UDP也有自己的优点：高效，传输速度要高于TCP
2、具有时代性，早期的网络，主要基于电路，所以传输的可靠性较低，才设置了高可靠的TCP，而当时的硬件及技术限制，传输速度很低，所以设计一种高效的传输协议是考虑得更多的，所以有了UDP
3、就算现在以光传输为主流了，也有大量的电信号的传输，所以在需要高效率的情况下，还是有UDP的存在必要性的

3. 试比较UDP协议和TCP协议的不同与相同之处。

这里先简单的说一下TCP与UDP的区别：
1。基于连接与无连接
2。对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）
3。UDP程序结构较简单
4。流模式与数据报模式
5。TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证另外结合GPRS网络的情况具体的谈一下他们的区别：
1。TCP传输存在一定的延时，大概是1600MS（移动提供），UDP响应速度稍微快一些。
2。TCP包头结构
源端口16位
目标端口 16位
序列号 32位
回应序号 32位
TCP头长度 4位
reserved 6位
控制代码6位
窗口大小16位
偏移量16位
校验和16位
选项 32位(可选)
这样我们得出了TCP包头的最小大小.就是20字节.

UDP包头结构
源端口16位
目的端口16位
长度 16位
校验和 16位
UDP的包小很多.确实如此.因为UDP是非可靠连接.设计初衷就是尽可能快的将数据包发送出去.所以UDP协

议显得非常精简.

试比较UDP协议和TCP协议的不同与相同之处。

4. 用udp来实现以上3步不存在什么理论上的问题，因为udp是无连接的协议，它允许socket

　　其实很早我就已经实现了使用TCP协议穿透NAT了，但是苦于一直没有时间，所以没有写出来，现在终于放假有一点空闲，于是写出来共享之。

    一直以来，说起NAT穿透，很多人都会被告知使用UDP打孔这个技术，基本上没有人会告诉你如何使用TCP协议去穿透（甚至有的人会直接告诉你TCP协议是无法实现穿透的）。但是，众所周知的是，UDP是一个无连接的数据报协议，使用它就必须自己维护收发数据包的完整性，这常常会大大增加程序的复杂度，而且一些程序由于某些原因，必须使用TCP协议，这样就常常令一些开发TCP网络程序的人员“谈穿透色变”。那么，使用TCP协议是不是就不能实现穿透呢？答案当然是否定的：TCP协议不仅能实现NAT穿透，而且实现起来比UDP穿透甚至还简单一些。 

    要了解如何使用TCP穿透NAT，就要首先看看如何使用UDP穿透NAT。 
    我们假设在两个不同的局域网后面分别有2台客户机A和 B，AB所在的局域网都分别通过一个路由器接入互联网。互联网上有一台服务器S。 
    现在AB是无法直接和对方发送信息的，AB都不知道对方在互联网上真正的IP和端口， AB所在的局域网的路由器只允许内部向外主动发送的信息通过。对于B直接发送给A的路由器的消息，路由会认为其“不被信任”而直接丢弃。 
    要实现 AB直接的通讯，就必须进行以下3步：A首先连接互联网上的服务器S并发送一条消息（对于UDP这种无连接的协议其实直接初始会话发送消息即可），这样S就获取了A在互联网上的实际终端（发送消息的IP和端口号）。接着 B也进行同样的步骤，S就知道了AB在互联网上的终端（这就是“打洞”）。接着S分别告诉A和B对方客户端在互联网上的实际终端，也即S告诉A客户B的会话终端，S告诉B客户A的会话终端。这样，在AB都知道了对方的实际终端之后，就可以直接通过实际终端发送消息了（因为先前双方都向外发送过消息，路由上已经有允许数据进出的消息通道）。

    用UDP来实现以上3步不存在什么理论上的问题，因为UDP是无连接的协议，它允许socket进行“多对一”的通讯（即几个具有不同IP和端口号的socket向一个接收socket发送消息）。但是使用TCP就出现了问题：在一般情况下，TCP socket不允许在已经建立连接的端口上再进行监听和使用该本地端口。换句话说，当AB连接上服务器S后，S将AB的实际终端告诉对方，下一步本该是AB利用对方的实际终端进行直连，但这时你会发现对方的实际终端已经被占用了（就是各自连接到服务器S的会话占用了终端），无法同时listen和 connect。于是很多人得出结论：TCP无法实现NAT穿透。 
    于是问题的关键变成了如何复用一个TCP连接的本地终端，这其实不是协议的问题，而是一个API的问题。幸运的是，所有主流操作系统都支持一个特定的TCP套接字选项——SO_REUSEADDR。这个选项允许将多个socket绑定到同一个本地终端。我们建立socket的时候只要加上这么一行：
　　setsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) ;   //C++就这么做
　　
　　_Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, True)  '这是vb.net 更加简单

    知道上面的知识就很好办了，下面我来说说TCP协议的穿透流程： 
    机器布局还是和上面使用UDP的一样。现在假设客户A想和客户B建立TCP连接。 
首先还是 AB分别和服务器S分别建立连接，S记录AB的互联网实际终端。然后S分别向AB发送对方的实际终端。接着，从A和B向S连接时使用的端口，AB都异步调用connect函数连接对方的实际终端（就是S告诉的终端），同时，AB双方都在同一个本地端口监听到来的连接（也可以先监听，再connect更好）。由于双方都向对方发送了connect请求（假设各自的SYN封包已经穿过了自己的NAT），因此在对方connect请求到达本地的监听端口时，路由器会认为这个请求是刚刚那个connect会话的一部分，是已经被许可的，本地监听端口就会用SYN-ACK响应，同意连接。这样，TCP穿透NAT的点对点连接就成功了。
　　下面是示例代码下载，VB.NET代码，演示如何用TCP协议穿透NAT实现文件传送，请用vs2005打开解决方案
　　http://dl2.csdn.net/down4/20070724/24133943521.rar
　　代码中有一个我自己封装的模仿vb6 winsock的控件ZXMSocket，这个socket可以让你设置是否使用SO_REUSEADDR参数，socket是事件驱动的。
　　如果你要测试代码，需要使用一个bat来启动发送和接收程序（文件格式请参照bin/Debug文件夹下的run.bat文件），这个bat的功能是以命令行的方式告诉程序登录服务器缩使用的用户名，对于服务器来说，这个用户名必须是唯一的，当然，这可能有点不科学，但是这毕竟只是一个demo。

5. 网络协议 | TCP和UDP可靠性传输

前文：
   网络协议
   一、协议
  
 1、HTTP协议:基于TCP连接的，主要解决如何包装数据，对应于应用层;
   2、TCP/UDP协议:主要解决数据如何在网络中传输，对应于传输层;
   3、IP协议:对应于网络层;
  
 · 在传输数据时，可以只使用传输层（TCP/IP），但是那样的话，由于没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用应用层协议，应用层协议很多，有HTTP、FTP、TELNET等等，也可以自己定义应用层协议。
   · web使用HTTP作传输层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。
   · TCP/IP:传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输。
  
 TCP（TransmissionControl Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
  
 UDP是User Datagram Protocol，一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。可靠性由上层应用实现，所以要实现udp可靠性传输，必须通过应用层来实现和控制。
                                          
 确认机制、重传机制、滑动窗口。
  
 1．应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同，应用程序产生的数据长度将保持不变。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段（segment）。
  
 2．当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。TCP有延迟确认的功能，在此功能没有打开，则是立即确认。功能打开，则由定时器触发确认时间点。
  
 3．TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发端超时并重发）。
  
 4．既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
  
 5．既然IP数据报会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。[2]
  
 6．TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。
                                          
 TCP协议用于控制数据段是否需要重传的依据是设立重发定时器。在发送一个数据段的同时启动一个重传，如果在重传超时前收到确认(Acknowlegement)就关闭该重传，如果重传超时前没有收到确认，则重传该数据段。在选择重发时间的过程中，TCP必须具有自适应性。它需要根据互联网当时的通信情况，给出合适的重发时间。
  
 这种重传策略的关键是对定时器初值的设定。采用较多的 算法 是Jacobson于1988年提出的一种不断调整超时时间间隔的动态算法。其工作原理是：对每条连接TCP都保持一个变量RTT（Round Trip Time），用于存放当前到目的端往返所需要时间最接近的估计值。当发送一个数据段时，同时启动连接的定时器，如果在定时器超时前确认到达，则记录所需要的时间（M），并修正[2]  RTT的值，如果定时器超时前没有收到确认，则将RTT的值增加1倍。通过测量一系列的RTT（往返时间）值，TCP协议可以估算数据包重发前需要等待的时间。在估计该连接所需的当前延迟时通常利用一些统计学的原理和算法（如Karn算法），从而得到TCP重发之前需要等待的时间值。
  
 TCP的一项功能就是确保每个数据段都能到达目的地。位于目的主机的TCP服务对接受到的数据进行确认，并向源应用程序发送确认信息。使用数据报头序列号以及确认号来确认已收到包含在数据段的相关的数据字节。
  
 TCP在发回源设备的数据段中使用确认号，指示接收设备期待接收的下一字节。这个过程称为期待确认。
  
 源主机在收到确认消息之前可以传输的数据的大小称为窗口大小。用于管理丢失数据和流量控制。
  
 UDP它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
  
 传输层无法保证数据的可靠传输，只能通过应用层来实现了。实现的方式可以参照tcp可靠性传输的方式，只是实现不在传输层，实现转移到了应用层。实现确认机制、重传机制、窗口确认机制。
   如果你不利用 Linux 协议栈以及上层socket机制，自己通过抓包和发包的方式去实现可靠性传输，那么必须实现如下功能：
  
 发送：包的分片、包确认、包的重发
  
 接收：包的调序、包的序号确认
  
 目前有如下开源程序利用udp实现了可靠的数据传输。分别为RUDP、RTP、UDT。
  
 RUDP 提供一组数据服务质量增强机制，如拥塞控制的改进、重发机制及淡化服务器算法等，从而在包丢失和网络拥塞的情况下， RTP 客户机（实时位置）面前呈现的就是一个高质量的 RTP 流。在不干扰协议的实时特性的同时，可靠 UDP 的拥塞控制机制允许 TCP 方式下的流控制行为。
  
 实时传输协议（RTP）为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务，如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。应用程序通常在 UDP 上运行 RTP 以便使用其多路结点和校验服务；这两种协议都提供了传输层协议的功能。但是 RTP 可以与其它适合的底层网络或传输协议一起使用。如果底层网络提供组播方式，那么 RTP 可以使用该组播表传输数据到多个目的地。
  
 RTP 本身并没有提供按时发送机制或其它服务质量（QoS）保证，它依赖于底层服务去实现这一过程。 RTP 并不保证传送或防止无序传送，也不确定底层网络的可靠性。 RTP 实行有序传送， RTP 中的序列号允许接收方重组发送方的包序列，同时序列号也能用于决定适当的包位置，例如：在视频解码中，就不需要顺序解码。
  
 基于UDP的数据传输协议（UDP-basedData Transfer Protocol，简称UDT）是一种互联网数据传输协议。UDT的主要目的是支持高速广域网上的海量数据传输，而互联网上的标准数据传输协议TCP在高带宽长距离网络上性能很差。顾名思义，UDT建于UDP之上，并引入新的拥塞控制和数据可靠性控制机制。UDT是面向连接的双向的应用层协议。它同时支持可靠的数据流传输和部分可靠的数据报传输。由于UDT完全在UDP上实现，它也可以应用在除了高速数据传输之外的其它应用领域，例如点到点技术（P2P），防火墙穿透，多媒体数据传输等等。
  
 本文来自地址：  https://blog.csdn.net/gettogetto/article/details/76736365

网络协议 | TCP和UDP可靠性传输

6. 哪些协议采用udp传输

　　流媒体技术中采用的UDP协议。
　　流媒体技术是指把连续的影像和声音信息经过压缩处理之后放到专用的流服务器上，让浏览者一边下载一边观看、收听，而不需要等到整个多媒体文件下载完成就可以即时收看和收听的技术。流媒体系统在服务器端完成流媒体文件的压缩生成，经过服务器发布，然后在客户端完成流媒体文件的解压播放。流媒体的传输一般采用建立在用户数据报协议UDP上的实时传输协议来传输实时的影音数据。UDP协议是一个无连接协议，采用UDP协议主要是为了降低多媒体数据的传输可靠性要求，而达到实时性要求。

7. 开发者自行封装可靠udp取代tcp，出于什么考虑

计算机网络OSI模型中，TCP和UDP为第四层传输层的功能。

简单的说：TCP传输控制协议(Transmission Control Protocol)是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接，使一台计算机 发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机，对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

必须要经过三次“对话”才能建立。第1次对话A–>    发连接请求数据包                       –>B

第2次对话A<–    发送同意连接和要求同步          <–B

第3次对话A–>    发数据包确认B的要求的同步    –>B

UDP用户数据报协议(User Data Protocol)是与TCP相对应的协议。是面向非连接的协议，不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去。UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。UDP例子：“ping”命令测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。

几个使用TCP重要的优点：1.TCP速率控(TCP rate control)制有经过证明是具有的稳定性和可扩展性。2.TCP提供保证delivery, deleting the packet loss efficiently。3.TCP是可以助于的越过防火墙。4.流量控制(The flow control)。5.The transmission windows system有助于优化网络资源的使用。

关于TCP协议的主要功能：TCP协议的主要功能是完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞；自动检测数据报，并提供错误重发的功能；将多条路径传送的数据报按照原来的顺序进行排列，并对重复数据进行择取；控制超时重发，自动调整超时值；提供自动恢复丢失数据的功能。

相对TCP，UDP显然更好地使用于实时应用，原因如下：1.最低开销(Minimum overhead)。2.在最大数据从传输速率开始发送。3.不重复请求，所以就没有重传（一个单一的数据包丢失在一个的实时应用中并不重要）。4.低处理时间(low processing time)。不需要缓冲(No buffers)。

与TCP不同，UDP并不提供对IP协议的可靠机制、流控制以及错误恢复功能等。由于UDP 比较简单，UDP头包含很少的字节，比TCP负载消耗少。

TCP协议和UDP协议的差别(以表格的形式)：

开发者自行封装可靠udp取代tcp，出于什么考虑

8. 在应用层协议中,什么既依赖于tcp又依赖于udp

DNS。
DNS即使用tcp，又使用udp；不过是分情况的：区域传输的时候用tcp，其它时候用udp。
域名系统（DNS）是建立在分布式数据库上的分层命名系统。
域名系统（DNS）是建立在分布式数据库上的分层命名系统。该系统将域名转换为 IP 地址，并可以将域名分配给 Internet 组资源和用户，无论实体的物理位置如何。
域名系统（服务）协议（DNS）是一种分布式网络目录服务，主要用于域名与 IP 地址的相互转换，以及控制因特网的电子邮件的发送。

相关介绍
域名系统包括域名树。树中的每个叶子或节点都有零个或多个资源记录，其中包括与域名相关的信息。树进一步细分为区域，从根区域开始。DNS 区域可能有一个域，或许多域和子域，具体取决于委派给管理员的管理权限。
该客户端 DNS 解析器负责启动和排序查询，以便全面解决所寻求的资源。这些查询是递归的或非递归的。
DNS 通过为每个域指定权威名称服务器来分配域名并将名称映射到 IP 地址。这些服务器负责特定域，并可以将权威名称服务器分配给子域。作为此过程的结果，DNS既是分布式的又是容错的。
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