UDP ทำอะไรเลยหรือไม่?

Question

ฉันเข้าใจว่า TCP มีตรรกะในการสร้างความมั่นใจในการสื่อสารที่เชื่อถือได้ แต่ UDP เพียงแค่ส่งข้อมูลไปตามช่องทางที่ตั้งค่าไว้โดยใช้ IP และสิ่งต่างๆในเลเยอร์ที่ต่ำกว่า

UDP ทำอะไรได้จริงหรือ? ฉันงงว่าทำไมมันถึงมีชื่อ

Answer 1

มุมมองและคำถามที่น่าสนใจ!

ใช่ส่วนใหญ่ของสิ่ง UDP ไม่เป็นจัดหาวิธีมาตรฐานสำหรับการใช้งานหลายคนที่จะอยู่ร่วมโดยใช้ที่อยู่ IP เดียวกันโดยการกำหนดแนวคิดของUDP พอร์ต

ส่วนที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับ UDP ไม่ใช่โปรโตคอลเครือข่ายมากนัก แต่เป็น API ที่ใช้งานโดยระบบปฏิบัติการและไลบรารีซ็อกเก็ต แม้ว่าจะไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนด UDP แต่ความสามารถในการใช้ abstractions เช่น POSIX socket API เพื่อพัฒนาซอฟต์แวร์บนโปรโตคอลอย่าง UDP เป็นกุญแจสำคัญในความสำเร็จของ Internet Protocol stack

Answer 2

UDP เป็นโปรโตคอลการขนส่งเช่น TCP นั่นหมายความว่ามีโปรโตคอลสำหรับแอปพลิเคชันเพื่อใช้ IP เช่นเดียวกับ TCP UDP มีการกำหนดแอดเดรส (พอร์ต) ที่แอ็พพลิเคชันผูกไว้เพื่อให้ดาตาแกรมที่กำหนดไปยังแอ็พพลิเคชันที่ถูกผูกไว้ถูกส่งโดย UDP ไปยังแอ็พพลิเคชันที่ถูกต้อง UDP สำหรับ IPv4 ยังมีการตรวจสอบที่เป็นทางเลือก แต่จำเป็นต้องมีการตรวจสอบสำหรับ IPv6

UDP เป็นโปรโตคอลแบบข้อความโดยที่ TCP เป็นโปรโตคอลที่ใช้สตรีม UDP สามารถเป็นประโยชน์สำหรับโปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันเพื่อจัดหาคุณลักษณะบางอย่างของ TCP แต่ไม่ใช่ทั้งหมดและแอปพลิเคชันหรือโปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันจำนวนมากไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้หรือได้รับความเสียหายจากความน่าเชื่อถือของ TCP ตัวอย่างเช่นโปรโตคอลแบบเรียลไทม์เช่น VoIP วิดีโอหรือแม้แต่การเล่นเกมไม่สามารถใช้ประโยชน์จากดาตาแกรมที่หายไปหลังจากที่ไม่มีประโยชน์อีกต่อไปดังนั้นการให้ TCP ส่งข้อมูลอีกครั้งจะมีผลลัพธ์ที่ไม่ดี เมื่อคุณใช้ VoIP และอีกฝ่ายตอบคุณอยากได้ยินว่า "สวัสดี" ไม่ใช่ "โอ้นรก"

สิ่งอื่น ๆ เช่นมัลติคาสต์เป็นแบบทิศทางเดียว แต่ TCP ต้องการการตั้งค่าการเชื่อมต่อแบบสองทิศทางระหว่างสองแอปพลิเคชันในขณะที่แอปพลิเคชันมัลติคาสต์จะส่งข้อมูลไปยังเครื่องรับจำนวนมาก TCP ไม่สามารถทำได้จริง ๆ แต่ใช้งาน UDP ร่วมกับมัลติคาสต์ได้ง่าย

Answer 3

ฉันขอแนะนำให้คุณดูว่าโปรโตคอลระดับสูงกว่าที่ใช้ UDP ใช้งานจริงได้อย่างไร ตัวอย่างคลาสสิกและเอกสารที่ดีคือ DNS (ในกรณีส่วนใหญ่เป็นไปได้ที่จะทำ DNS ผ่าน TCP แต่เป็นเรื่องผิดปกติจริงๆ), DHCP, NTP และ PTP

โปรโตคอลเหล่านี้ทั้งหมดมีบางสิ่งบางอย่างที่เหมือนกัน:

• พวกเขาสนใจเกี่ยวกับความสามารถในการอยู่ร่วมกับบริการอื่น ๆ ในระบบเดียวกัน
• พวกเขาให้ความสำคัญกับความสมบูรณ์ของข้อมูลในระดับหนึ่งของข้อความ
• เป็นข้อความที่มุ่งเน้นไม่ใช่เน้นสตรีม
• ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่สั้นมากและไม่บ่อยนัก

สองจุดแรกถูกครอบคลุมเล็กน้อยโดยโปรโตคอลเลเยอร์การขนส่งที่เหมาะสม (แม้แต่สิ่งแปลกใหม่เช่น TIPC) รวมถึง TCP อย่างไรก็ตาม TCP นั้นแย่มากสำหรับอีกสองจุดเนื่องจากคุณต้องม้วนโปรโตคอลกรอบข้อความของคุณเองที่ด้านบนของสตรีมสำหรับโปรโตคอลที่มุ่งเน้นข้อความและการเริ่มต้นการเชื่อมต่อที่สำคัญและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาหมายความว่าไม่มีประสิทธิภาพมากสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลในระยะสั้น ๆ ไม่บ่อยนัก .

กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ 'คุณลักษณะ' ของ UDP ที่ทำให้คุณไม่ต้องกังวลเลยก็คือมันให้ค่าต่ำสุดที่เปลือยเปล่าสำหรับสองจุดแรกเหล่านั้นโดยไม่เข้ามาขวางทางคุณเหมือนกับที่ TCP ทำกับแอปพลิเคชันประเภทนี้ นอกจากนี้ยังมีบิตของประโยชน์มากกว่า TCP ในการที่จะเป็นที่น่ารำคาญในการดำเนินการอย่างใดอย่างหนึ่งอย่างหมดจดในฮาร์ดแวร์หรือระบบ miniscule ที่มีน้อยกว่า 1KB of RAM และจำนวนเงินที่ miniscule ของพื้นที่เก็บข้อมูลสำหรับรหัส (นี้เป็นส่วนหนึ่งของเหตุผลที่ BOOTP, RARP, TFTP และโปรโตคอล bootstrap อื่น ๆ ที่ใช้มา แต่เดิม) ข้อเสียคือความน่าเชื่อถือและความอ่อนไหวต่อการโจมตีบางประเภทหากใช้ 'การเชื่อมต่อ' ที่มีสถานะเป็นเวลานานโดยไม่มีการจัดการที่รอบคอบมากนัก แต่โปรโตคอลที่ใช้และใส่ใจในการจัดการนั้นเอง (ดู TFTP สำหรับตัวอย่างการจัดการกับ ปัญหาความน่าเชื่อถือแม้ว่าจะเสียค่าใช้จ่าย)

ขณะนี้มีตัวเลือกที่สามารถบรรลุชุดคุณลักษณะที่คล้ายกัน (หรือชุดคุณลักษณะที่ครอบคลุมมากขึ้น) ไปยัง TCP โดยมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่ามากและยังคงอนุญาตให้มีการสื่อสารที่มุ่งเน้นข้อความ (ตัวอย่างหลัก ได้แก่ RUDP, DCCP และ SCTP) พวกเขาไม่ได้จริงๆ ติดอยู่ด้วยเหตุผลหลายประการดังนั้น UDP จึงเป็นเพียงไม้รอบ ๆ

Answer 4

มีจุดสำคัญที่UDP ไม่จำเป็นต้องมีการตั้งค่า "การเชื่อมต่อ"

ตัวอย่างเช่นอาจเป็นเรื่องยากและซับซ้อนหากไม่เป็นไปไม่ได้ที่จะนำ DHCP มาใช้กับ TCP โดยที่ไคลเอนต์ไม่มีที่อยู่ IP และไม่มีความรู้เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมเครือข่ายที่มีอยู่ ดังนั้นการ "ตั้งค่าการเชื่อมต่อ" จึงไม่มีความหมายเนื่องจากลูกค้าไม่ทราบที่อยู่เป้าหมายและไม่มีที่อยู่ต้นทาง UDP ทำให้สิ่งนี้ง่ายขึ้นโดยอนุญาตให้มีการออกอากาศคำขอ DHCP ไปยังเครือข่ายที่มีอยู่และเซิร์ฟเวอร์ DHCP หนึ่งเซิร์ฟเวอร์ (และหวังว่าจะมีเพียงเซิร์ฟเวอร์เดียว) จะตอบสนองพร้อมข้อเสนอ

ในทำนองเดียวกันการดำเนินการออกอากาศเครือข่ายส่วนใหญ่ไม่ค่อยมีเหตุผลกับ TCP * เนื่องจากคุณไม่สามารถ "เชื่อมต่อ" กับ "เป้าหมายการออกอากาศ" ที่ทุกโฮสต์ยอมรับและตอบสนอง สิ่งต่างๆเช่นหมายเลขลำดับและการตรวจสอบจะไม่รวมกัน

^{* เราไม่ได้พูดถึงสิ่งต่างๆเช่นMPI_Bcast(). คำถามนี้อยู่นอกขอบเขตจริงๆ}

Answer 5

สำหรับฉันสิ่งสำคัญที่ UDP ทำคือให้ทั้งหมายเลขพอร์ตต้นทางและปลายทางและด้วยเหตุนี้จึงไม่เพียง แต่อนุญาตให้ใช้โปรโตคอลแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันหลายตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรโตคอลแอปพลิเคชันเดียวกันหลายอินสแตนซ์ด้วย

โดยหลักการแล้วคุณสามารถสร้างโปรโตคอลแอปพลิเคชันของคุณได้โดยตรงที่ด้านบนของ IP และรับหมายเลขโปรโตคอลสำหรับมัน ใช้งานได้ดีหากคุณมีโปรโตคอลแอปพลิเคชันเพียงอินสแตนซ์เดียวในแต่ละโฮสต์อย่างไรก็ตามจะทำงานได้ไม่ดีนักหากคุณต้องการมีโปรโตคอลแอปพลิเคชันเดียวกันหลายอินสแตนซ์

ด้วยการมีหมายเลขพอร์ตต้นทางและปลายทางแยกจากกันและกำหนดรูปแบบที่ลูกค้าใช้พอร์ตชั่วคราวในขณะที่เซิร์ฟเวอร์ใช้พอร์ตที่รู้จักกันดีและการตอบสนองการสลับหมายเลขพอร์ต UDP สนับสนุนหลายอินสแตนซ์ของโปรโตคอลแอปพลิเคชันเดียวกันบนโฮสต์เดียวกัน

Answer 6

มีบริการมัลติเพล็กซ์ / เดมัลติเพล็กซ์ไปยังเลเยอร์ด้านบน (App) เพื่อให้สามารถจัดการข้อมูลจากกระบวนการต่างๆ ด้วยการตรวจสอบจะทำให้คุณตรวจพบข้อผิดพลาด

UDP ซึ่งเป็นโปรโตคอลที่เรียบง่ายมีประโยชน์สำหรับโปรโตคอลชั้นบนที่ต้องการการสื่อสารที่รวดเร็วโดยไม่จำเป็นต้องสร้างการเชื่อมต่อหรือการถ่ายโอนข้อมูลที่เชื่อถือได้

นอกจากนั้นโปรโตคอลบางอย่างเช่น DNS ใช้ UDP เพื่อจุดประสงค์ ...

Answer 7

ฉันคิดว่าสิ่งสำคัญคือต้องทราบว่า DHCP อาศัย UDP 100% และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมาก

นอกจากนี้ DNS ยังใช้ UDP ในอดีตและใช้ TCP เฉพาะเมื่อการตอบสนองใหญ่เกินไปสำหรับแพ็กเก็ต UDP