面试这样回答UDP，offer拿到手软

大家好鸭~我是洪爵。

今天想给大家讲一下计算机网络里的UDP协议，作为一个面试互联网公司几乎必问的题目，你真的有回答好吗？

请你讲一下什么是UDP。

请你说一下TCP和UDP的区别。

请你说下UDP在哪些场景用到。

请你说下UDP的特性。

请你…

（求求你不要再问了，呜呜呜）

面试的时候，UDP回答好了，并且能答到一些让面试官觉得眼前一亮的点，会给你面试加不少分，并且作为一个基础问题，更能看出候选人的基础到底牢不牢固，这个问题没有回答好，基本就与offer失之交臂。所以让我们一起来快乐的学习下UDP吧~

UDP它是一种用户数据报协议，即User Datagram Protocol。UDP和TCP都属于运输层协议中的一种。

UDP的主要特点有：

1.UDP是无连接的，所以在发送数据前和发送数据后，都不需要建立连接和断开连接，减少了开销。

2.UDP使用尽最大努力交付，即UDP它不保证可靠交付，这个我稍后会举一个例子，说明什么是尽最大努力交付。

3.UDP是面向报文的，发送方的UDP只在应用程序交下来的报文添加了首部后就交付给IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，也就是说应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样的发送，**UDP一次交付一个完整的报文。**为了提高效率，应用程序必须选择合适大小的报文，如果报文过长，那么UDP把它交给IP层，IP层可能需要进行分片；如果报文太短，会使得IP数据报的首部相对长度较大，两种情况都会使得IP层的效率降低。

4.UDP没有拥塞控制，所以当网络出现拥塞的时候不会使得源主机的发送速率降低，这非常适用于对实时性要求高的应用，比如实时视频会议等等，它要求源主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞的时候丢失部分数据，对时延要求较高（当很多源主机都同时向网络发送高速率的实时视频流时，网络就有可能发送拥塞，所以不适用拥塞控制功能的UDP是有可能会引起网络产生严重拥塞的问题）。

5.UDP支持一对一,一对多，多对一和多对多的交互通信。

6.UDP的首部开销小，只有8个字节，相对于TCP的20字节，要短很多。

用户数据报UDP包含有两个字段，一个是首部字段，另外一个是数据字段。首部字段有8个字节，分别由四种信息组成，每个信息长度都是为2个字节的。

1.源端口：源主机的发送该信息的端口号，如果不需要对方回信，则可以置为0。

2.目的端口：目的地的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。

3.长度：UDP用户数据报的长度。

4.检验和：检测UDP用户数据报在传输中是否有错。

接下来我们来讨论下它是如何尽最大努力交付。

首先在发送方，在发送前，会先生成一个伪首部，这个伪首部既不向下传递也不向上递交，只是为了做检验和临时生成的，在发送方填完检验和字段到UDP首部后，就会去除伪首部。

伪首部是12字节大小，包括有分别都是4字节的源IP地址，目的IP地址，1个字节的全0，和存储1个字节大小的17（UDP在IP报文的协议号是17），最后2字节存储UDP用户数据报的长度。

也许有人就会问了，要这个1字节的全0有什么用呢？因为为了做检验和，UDP把伪首部和UDP用户数据报看做由许多16位的字（即两个字节）组成起来的。那么伪首部有12字节，可以分为6个字，UDP首部有8个字节，共4个字，UDP数据部分如果是奇数个字节，那么就需要填入一个全零的字节（这个字节不会发送），筹齐16位的字。然后把这些数据通过二进制的方式加起来，然后取它们的反码，写入检验和字段中。需要注意的是，因为校验和是16位大小的，即两个字节。我们在计算的过程中可能会发生进位的情况，这个时候需要把高位溢出的数移到最低位相加。

例子：

 1111 1111 1111 1111+0000 0000 0000 0001——————————————————————0000 0000 0000 0001取反：1111 1111 1111 1110

这个时候1111 1111 1111 1110就会填入检验和。接收方在接收的时候，会通过获得的UDP用户协议报生成伪首部，然后把数据分成16位的字再次加起来，这次不取反码了，直接和UDP首部中的检验和做加法，如果得到的是全1，那么代表用户数据报在传输的过程没有丢失，如果出现的不是全1，则代表有差错，接收方就应该丢弃这个UDP用户数据报。

但是这也仅仅只能解决数据缺失的问题，如果这里面16bit数据做了位置交换，那么UDP是检测不出来的。但是也有许多技术是使用到的UDP协议，包括有：TFTP，SNMP，NFS，DNS，BOOTP等。

这里和大家在科普一个知识点，QQ发送消息使用的就是UDP协议，大家也许会惊讶说，这怎么可能？UDP有乱序和丢包问题，使用QQ发送消息从来没见过乱序的情况呀，洪爵你是不是在吹牛。

这是真的，UDP是运输层协议，它本身不能保数据的顺序性，但是QQ是在其之上的应用层去保证了它的顺序性，如果大家感兴趣，洪爵可以出一期视频给大家演示一下它是如何做到的。什么？我怎么知道大家感不感兴趣？大家可以通过赞赏本篇文章…咳咳，公众号给我发信息呀，告诉洪爵想要看（赞赏的话就更好了）。

好的，咱们继续聊UDP，大家知道UDP数据报能发送的最大长度吗？

之前有说到，UDP首部中有2个字节存储了UDP的用户数据报的长度，那么2个字节即16位，所以UDP用户数据报最大长度不能超过2^16-1 = 65535字节。UDP首部占用了8个字节，IP层首部占用了20个字节，那么就只剩下65535-8-20=65507个字节；除此之外，能限制UDP用户数据报长度的还有UDP的缓冲区大小，所以UDP能发送的最大长度 = min（缓冲区大小，65507），然而这就是最终结果吗？当然不是，得出来的只是理想的最长长度，因为还有最后一层能控制UDP传输长度的情况，就是MTU的大小（最大传输单元，Maximum Transmission Unit）。以太网数据帧的长度必须在46-1500字节之间，这是由以太网的物理特性决定的，这个1500字节被称为链路层的MTU。

不过鉴于Internet上的标准MTU值为576字节，所以建议在进行Internet的UDP编程时，最好将UDP的数据长度控制在 (576-8-20)548字节以内。并且Internet上许多路由器也是为576，所以为了适配，设置为500+为最理想，腾讯游戏使用的MTU就是500+。

难道说要发送UDP数据报只能发送小于等于MTU大小的吗？其实UDP并不会受到MTU的影响，MTU只会影响下层IP分片，如果你发送数倍于MTU的数据，导致IP层大量分片，这种情况下，如果**某个分片丢失了，就会导致整个UDP数据报无效。**所以一般不会去发送过大的UDP用户数据报。

UDP，应该说UDP所在的运输层还有一个很重要的功能：复用和分用。

同一时间可能有多个应用程序与外界进程进行交互，这个时候大家都可以通过运输层传送到IP层（网络层）。

接收端在接收UDP后，如果发现收到的报文中的目的端口号不正确，就会丢弃这个报文，并且通过网际控制报文协议ICMP发送“端口不可达”差错报文给发送方。如果正确，则会把UDP用户数据报通过相应的端口，上交到对应端口号的应用进程。

好啦，UDP就讲到这里了，相信大家啃完这篇文章，面试再回答UDP就能完虐面试官，让HR给你开出高薪，跪求你来他们公司搬砖。

愿每个人都能带着怀疑的态度去阅读文章并探究其中原理。

道阻且长，往事作序，来日为章。

期待我们下一次相遇！

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