西南石油大学本科课程设计
目录
一 设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２ 二 UDP的理论分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２ （一） 用户数据报协议UDP．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２
1.概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２ 2.协议结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 3.UDＰ数据包的封装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 4.标准UDP端口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
（二） 传输控制协议TCP简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ （三） TCP与UDP的比较表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６
三 UDP的抓包分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ （一） 实验环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７
（二） 实验过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 四 实验总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０
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一 设计任务
在建立的视屏传输的情况下，用wireshark软件对该传输下的ＵＤＰ协议数据包进行抓取，并作出相应的分析和适当的验证。
二 UDP的理论分析
视频传输，尤其是即时的视频传输需要的是传输帧的速度，这样才能实现视频的通信。对于TCP协议来说，因为是可靠传输，这大大限制其传输速率，而且TCP是不丢包的，如果视频数据量大于网络速度，那会在发送端越聚越多最后造成系统崩溃。视频传送使用UDP的话即使丢一两个帧也是无关紧要的，而这恰恰是即时视频通信所允许的，所以在视频传输中首选UDP协议。
以下是UDP的相关信息，以及对UDP协议的理解，简介TCP，并与UDP进行对比，加深对UDP协议的理解。本实验主要研究其传输特性。
（一） 用户数据报协议UDP
1.概念
用户数据报协议UDP（User Data Protocol）是 OSI 参考模型中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。UDP 协议基本上是 IP 协议与上层协议的接口。UDP 协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，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。比如，我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实
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“ping”命令的原理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，如果数据包到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。例如，在默认状态下，一次“ping”操作发送4个数据包。大家可以看到，发送的数据包数量是4包，收到的也是4包（因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包）。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议，没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程，所以它的通信效率高；但也正因为如此，它的可靠性不如TCP协议高。
UDP与TCP位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务。
2.协议结构
UDP数据包的格式很简单，如图１所示，源端口和目标端口字段指定了两个16长的端口号，其中源端口字段是可选的。如果指定了该字段的值，它就表示相应的数据包应发往的端口号。如果不使用，应将其设为0。长度字段表示整个UDP数据包的8位字数，包含UDP头部和数据部分。因此，该字段的值最小为8。
图１ UDP数据包的格式
UDP校验和字段是用来保证UDP数据包的完整性的。但该字段是可选的，即UDP协议可以计算校验和，也可以不计算，没计算校验和的UDP数据包应该将校验和字段设为0因为UDP协议的设计者考虑到在有的可靠性很高的网络中，传输的数据几乎不会出错，这样就可以通过不计算UDP数据包的校验和来减少主机的
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计算工作量。
3.UDP数据包的封装
UDP协议位于IP协议之上。这就说明UDP数据包是封装在IP数据包中进行传输的如图２，即整个UDP数据包是作为IP数据包的数据部分被封装在IP数据包中的。封装关系如图３所示。
应用程序 UDP IP 网络层 图２ UDP协议的层次图
UDP头部
IP报头
帧头 帧数据区 图３ UDP数据包封装关系
IP报文数据区 UDP数据区 IP数据包的头部有一个协议字段，该字段表明IP数据包封装的是上层哪一种协议的数据包。对于UDP数据包，该字段的值为17。下面解释一个使用UDP协议的应用程序时如何将数据传输到目的主机A的特定应用程序的。
首先接受数据的应用程序要申请一个UDP端口号，设为P。发送方的应用程序准备数据后，将其交给UDP协议，让其将数据发送给主机A的端口P。UDP协议将应用程序的数据作为UDP数据包的数据部分封装在一个UDP数据包中，并将数据包的目标端口字段设置为P。UDP协议再将包交给IP协议处理，让其将该数据包发送到主机A。IP协议将UDP数据包作为IP数据包的的数据封装在一个IP数据包中，并将目的地址设置为A，将协议字段设置为17,然后将其交给网络层处理并发送出去，该IP数据包可能会经过数个路由器，并最终到达主机A的IP协议层。
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主机A的IP协议发现字段为17，就将IP数据包的数据区交给UDP协议处理。UDP协议发现端口号为P，就将UDP数据包的数据区放置在端口P的队列中。A的应用程序从该队列中将数据取出进行处理。
4.标准UDP端口
UDP数据包的格式中，虽然源端口字段是可选的，但目标端口号是必须指定的。当发送方发送UDP数据包时制定源端口字段，应用会接收该发往端口的数据包。这样该数据包的接受者如果想发送响应数据包给该主机就可以将目标端口设置为该数据包的源端口了。表１是一些常用的标准UDP端口及使用该端口的应用程序应提供的服务。
表１ 标准UDP端口
端 口 号 0 7 9 11 13 15 端 口 号 17 19 37 42 43 53 67 68 69 123 5
描 述 保留 回显 丢弃 活动用户 日期时间 netstat 描 述 qotd 字符产生服务 时间 主机名服务器 whois 域名服务器 Bootstrap协议服务器 Bootstrap协议客户端 TFTP 网络时间协议