udp检验和原理

199 第7章 TCP/UDP协议

主要内容

1.TCP协议基本原理。

2.UCP协议基本原理。

sat实验。

能力要求

1.理解传输层在OSI体系结构中的地位和作用。

2.了解传输层如何保证通信服务的可靠性。

3.掌握TCP/UDP协议基本原理和报文数据结构。

因为世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异，例如电话交换网、分组交换网、公用数据交换网，局域网等通信子网等，但网络的互联互通的特性决定了它们必须互连，而它们提供的吞吐量、传输速率、数据延迟通信费用各不相同，但对于会话层来说，却要求有一性能恒定的界面，传输层就承担了这一功能。传输层（Transport Layer）是OSI体系结构中重要、关键的一层，负责总体的数据传输和数据控制。传输层提供端到端的交换数据的机制。传输层对会话层等高三层提供可靠的传输服务，对网络层提供可靠的目的地站点信息。传输层协议主要包括TCP/UDP协议。它屏蔽了网络底层技术的差异，使会话层感受不到各种通信子网在技术标准和网络结构上的区别。此外传输层还要具备差错恢复，流量控制等功能。传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址，而是端口。

传输层的最终目的是为会话提供可靠的、无误的数据传输。传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段、数据传送阶段、传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程。在数据传输过程中，传输层要保证提供通信服务的可靠性，避免报文的出错、丢失、延迟时间紊乱、重复、乱序等差错。

7.1 传输层功能概述

传输层也称为运输层，是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层，是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层。

传输层功能的目的是为会话提供可靠、无误的数据传输服务。传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段、数据传送阶段、传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程。为完成这一服务，传输层要具备以下基本功能：

200 （1）连接管理（Connection Management）：定义了允许两个用户像直接连接一样开始交谈的规则。通常把连接的定义和建立的过程称为握手（handshake）。传输层要建立、维持和终止一个会话。在数据传输开始时，发送方和接收方的应用都要通知各自的操作系统初始化一个连接，一个连接就建立了，数据传输也就开始了，在传输的过程中，两台主机还需要继续通过协议软件来通信以验证数据是否被正确接收。数据传输完成后，发送端主机发送一个标识数据传输结束的指示。接收端主机在数据传输完成后确认数据传输结束，连接终止。

UDP检验和原理如下：

* 原理。UDP检验和是一种校验机制，用于在数据包传输过程中检测数据包是否发生损坏、丢失或被篡改。在UDP协议中，发送端会在数据包中添加一个16位的检验和，接收端在收到数据包后也会计算检验和，并与发送端的结果进行比较。如果两者不一致，则可能会丢弃该数据包并发送一个错误消息回去。UDP检验和的原理基于简单的哈希函数，通过把数据包的内容逐字节地通过异或运算符与1进行“异或”运算来生成检验和。这种方法简单有效，但只能检测出数据在传输过程中是否发生部分损坏，而不能检测出数据是否被篡改。

* 不足。然而，这种检验和机制在某些情况下可能不够可靠。由于UDP是无连接协议，数据包可能会在传输过程中被意外地损坏或丢失。此外，由于UDP的传输速度更快，因此在实际应用中可能会比TCP等可靠协议更容易受到网络抖动和延迟波动的影响。因此，在某些需要高可靠性的应用场景下，使用UDP可能会带来风险。

* 改进方法。为了提高UDP协议的可靠性，可以采用一些改进的方法，如添加冗余数据包、使用递增序号来避免碰撞、以及使用加密算法来确保数据包的完整性。这些方法可以在发送端生成一个新的检验和值，并将它与原始的数据包一起发送。接收端在收到数据包后，除了计算检验和值外，还会解密并验证数据的完整性。如果发现任何异常，可以选择丢弃数据包或者向发送端发送错误消息。

综上所述，UDP检验和是一种校验机制，用于检测数据包在传输过程中是否发生损坏、丢失或被篡改。该机制基于简单的哈希函数原理，可以检测出数据包在传输过程中是否发生部分损坏，但不能检测出数据是否被篡改。为了提高可靠性，可以使用一些改进的方法，如添加冗余数据包、使用递增序号、加密算法等来确保数据包的完整性。这些方法可以在发送端生成一个新的检验和值，并将它与原始的数据包一起发送。接收端在收到数据包后进行校验和处理。

如何计算UDPTCP检验和checksum-电脑资料

一、下面的图是一个UDP的检验和所需要用到的所有信息，包括三个部分：

1.UDP伪首部

2.UDP首部

3.UDP的数据部分（切记不要遗漏该部分，否则就~吐血了~）

首先解释下伪首部的概念，伪首部包含IP首部一些字段，

还有一个概念十分重要，那就是16位UDP总长度，请注意该长度不是报文的总长度，而只是UDP（包括UDP头和数据部分）的总长度（之前就是因为这个概念没弄清楚，走了不少弯路，吐血~~）。

二、计算检验和（checksum）的过程很关键，主要分为以下几个步骤：

1.把伪首部添加到UDP上；

2.计算初始时是需要将检验和字段添零的；

3.把所有位划分为16位（2字节）的字

4.把所有16位的字相加，如果遇到进位，则将高于16字节的进位部分的值加到最低位上，举例，0xBB5E+0xFCED=0x1B84B，则将1放到最低位，得到结果是0xB84C

5.将所有字相加得到的结果应该为一个16位的数，将该数取反则可以得到检验和checksum，

三、事实胜于雄辩，还是举个例子来分析一下吧，该例子计算的是一个TCP的检验和（和UDP的算法一致）

TCP计算检验和的报文结构如下所示：

抓包工具抓了一个TCP的syn报文做研究，呵呵，下面就是整个报文：

1.首先将检验和部分添零；

2.然后将TCP伪首部部分，TCP首部部分，数据部分都划分成16位的一个个16进制数；

3.将这些数逐个相加，记得溢出的部分加到最低位上，这是循环加法：

0xc0a8+0x0166+……+0x0402=0x9b49

4.最后将得到的结果取反，则可以得到检验和位0x64B6

按照上述步骤进行计算就可以得到检验和为0x64B6，大家也可以试试看

IP数据报只检验IP数据报的首部，但UDP检验的是把首部和数据部分一起都检验。

UDP协议

UDP协议 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据包协议，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。在网络中它与TCP协议一样用于处理 UDP数据包。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。

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“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，如果数据包是否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（如图2所示）。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，所以它的通信效果高；但也正因为如此，它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息，因此有时会出现收不到消息的情况。

UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天，UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

与所熟知的TCP（传输控制协议）协议一样，UDP协议直接位于IP（网际协议）协议的顶层。根据OSI（开放系统互连）参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。