2.7 Протокол датаграм користувача (udp)
2.7.1 Загальні поняття udp-протоколу
Протокол UDP (протокол датаграм користувача) забезпечує основний механізм, який використовується прикладними програмами для передачі датаграм іншим додаткам. UDP надає протокольні порти, які використовуються для розрізнення декількох процесів, що виконуються на одному комп'ютері. Крім даних, що пересилаються, кожне UDP-повідомлення містить номер порту-приймача й номер порту-відправника, уможливлюючи таким чином доставлення повідомлення відповідному реципієнтові, а для одержувача посилання відповіді відповідному відправникові.
UDP використовує IP-протокол для передачі повідомлення від однієї машини до іншої та забезпечує ту саму ненадійну доставку повідомлень, що й IP. Протокол UDP:
не використовує підтвердження надходження повідомлень;
не впорядковує повідомлення, які надходять отримувачу;
не забезпечує зворотного зв'язку для керування швидкістю передачі інформації між машинами.
Тому UDP-повідомлення можуть бути загублені, розмножені або надходити в неустановленому порядку.
Крім того, пакети можуть надходити раніше, ніж одержувач зможе обробити їх. Взагалі можна сказати, що UDP забезпечує ненадійну службу без установлення з'єднання й використовує IP-протокол для транспортування повідомлень між машинами. Він надає можливість називати кілька місць доставки на одному комп'ютері [3].
Прикладні програми, що використають UDP, несуть повну відповідальність за проблеми надійності, включаючи втрату повідомлень, дублювання, затримку, невпорядкованість або втрату зв'язку. На жаль, програмісти часто ігнорують ці проблеми при розробленні програм. Крім того, оскільки програмісти тестують свої програми, використовуючи надійні високошвидкісні локальні мережі, тестування може не виявити можливі помилки. Таким чином, програми, що використовують UDP й успішно працюють в локальній мережі, будуть аварійно завершуватися в глобальних мережах TCP/IP.
2.7. 2 Формат udp-сегмента
Кожен UDP-сегмент називається датаграмою користувача. Концептуально датаграма складається із двох частин, UDP-заголовка й області даних. Як показано на рисунку 12, заголовок складається із чотирьох 16-бітних полів, які визначають порт, з якого було послане повідомлення, порт, у який повідомлення надходить, а також довжину повідомлення й контрольну суму повідомлення.
Рисунок 12 – Формат UDP-сегмента
Поля порт відправника й порт одержувача містять 16-бітні номери портів, які використовуються для розподілу повідомлень, одержання яких очікують процеси. Поле порт відправника необов'язкове. Коли воно використовується, то позначає порт-джерело повідомлення, на який потрібно посилати відповіді, якщо ж не використовується, то повинно містити нуль.
Поле довжина містить число байтів датаграми, включаючи UDP-заголовок і дані.
Поле контрольна сума UDP необов'язкова, значення дорівнює нулю в полі контрольної суми означає, що сума не обчислюється. Розроблювачі вирішили зробити контрольну суму необов'язковою, щоб зменшити об’єм обчислень при використанні UDP у високонадійній локальній мережі. Помітимо, однак, що IP не обчислює контрольну суму поля даних в IP-датаграмах. Таким чином, контрольна сума UDP забезпечує єдину гарантію того, що цілісність даних збережена й ними можна користуватися.
Трапляються випадки, коли значення контрольної суми, що обчислювалась, також дорівнює нулю. У такому випадку нуль не є тим нулем, що маємо у випадку, коли контрольні суми не обчислюються. У цьому випадку арифметика має два подання нуля: всі біти містять або нуль, або одиницю. Коли контрольна сума, що обчислює, дорівнює нулю, UDP використовують подання з установкою всіх бітів в одиницю.
Слід зазначити, що для розрахунку контрольної суми в UDP-протоколі потрібно більше інформації, ніж представлено в UDP-повідомленні (в UDP-повідомленні відсутні IP-адреси відправника й одержувача, які входять у контрольну суму). Щоб уникнути такого нестикування, UDP-протокол приписує псевдозаголовок (рис. 13).
Метою використання псевдозаголовка є перевірка того, що UDP-датаграма досягла свого дійсного місця призначення. Ключем до розуміння псевдозаголовка є розуміння того, що правильне місце призначення складається з конкретного комп'ютера й конкретного порту в комп'ютері. UDP-заголовок сам по собі визначає тільки номер протокольного порту. Таким чином, щоб перевірити місце призначення, UDP на комп'ютері-джерелі обчислює контрольну суму, що враховує IP-адресу призначення, а так само саму UDP-датаграму. При одержанні датаграми в місці призначення UDP-модуль перевіряє контрольну суму, використовуючи IP-адресу призначення, отриману із заголовка IP-датаграми, що містила UDP-повідомлення. Якщо контрольні суми однакові, датаграма дійсно досягла потрібного хост-комп’ютера й потрібного порту в ньому.
Рисунок 13 – Формат псевдозаголовка
Поля псевдозаголовка – IP-адреса джерела й IP-адреса одержувача – містять IP-адреси джерела й одержувача, які будуть використані при посиланні повідомлення. Поле протокол містить код типу протоколу IP (наприклад, 17 для UDP). Поле довжина UDP містить довжину UDP-датаграми (не включаючи псевдозаголовка). Для перевірки контрольної суми одержувач повинен спочатку витягти ці поля з IP-заголовка, помістити їх у відповідні поля псевдозаголовка й знову обчислити контрольну суму.