【1.7.3】UDP报文格式详解

相比 TCP 协议,UDP 协议的报文结构相对简单。本节将详细讲解 UDP 报文的格式。

一、UDP 报文格式

每个 UDP 报文分为 UDP 报头和 UDP 数据区两部分。报头由 4 个 16 位长(2 字节)字段组成,分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度和校验值。

UDP 报文格式如图所示。

UDP 报文中每个字段的含义如下:

  • 源端口:这个字段占据 UDP 报文头的前 16 位,通常包含发送数据报的应用程序所使用的 UDP 端口。接收端的应用程序利用这个字段的值作为发送响应的目的地址。这个字段是可选的,所以发送端的应用程序不一定会把自己的端口号写入该字段中。如果不写入端口号,则把这个字段设置为 0。这样,接收端的应用程序就不能发送响应了。
  • 目的端口:接收端计算机上 UDP 软件使用的端口,占据 16 位。
  • 长度:该字段占据 16 位,表示 UDP 数据报长度,包含 UDP 报文头和 UDP 数据长度。因为 UDP 报文头长度是 8 个字节,所以这个值最小为 8。
  • 校验值:该字段占据 16 位,可以检验数据在传输过程中是否被损坏。

二、分析 UDP 数据包

客户端与服务器建立连接后进行通信,除了使用 TCP 协议外,还可以使用 UDP 协议。netwox 工具提供了相关模块,用于建立 UDP 服务器和 UDP 客户端,实现基于 UDP 协议的数据交互。

【实例】已知主机 A 的 IP 地址为 192.168.59.132,主机 B 的 IP 地址为 192.168.59.135。分别在这两个主机上建立 UDP 服务器和客户端,并进行连接,监听指定端口上的通信信息。具体步骤如下:

1) 在主机 A 上建立 UDP 服务器,设置监听端口为 80,执行命令如下:

root@daxueba:~# netwox 90 -P 80

执行命令后,没有任何输出信息,但是成功建立了 UDP 服务器端。

2) 在主机 B 上建立 UDP 客户端,连接 UDP 服务器端 80 端口,执行命令如下:

root@daxueba:~# netwox 88 -i 192.168.59.135 -p 80

执行命令后,没有任何输出信息,但是成功连接到了 UDP 服务器端,这里可以输入通信内容。

3) 与 UDP 服务器端进行通信,在客户端输入 hi:

root@daxueba:~# netwox 88 -i 192.168.59.135 -p 80
hi

4) 在服务端可以看到客户端发来的消息如下:

root@daxueba:~#  netwox 90 -P 80
hi

5) 为了验证发送的消息使用的是 UDP 协议,可以通过抓包进行查看,如图所示。

从图中第 1 个数据包可以看到,是 UDP 客户端(源 IP 地址为 192.168.59.132)向 UDP 服务器端(目的 IP 地址为 192.168.59.135)发送的 UDP 数据包,使用的源端口为随机端口 47203,目的端口为 80(UDP 服务器端监听的端口)。

在 User Datagram Protocol 部分中显示了 UDP 数据包的详细信息。可以看到源端口、目的端口,以及包长度为 11 字节、校验值为 0xf878 等信息。

6) 当服务器向客户端发送消息时,使用的也是 UDP 协议。例如,在服务器端回复客户端,输入 hello:

root@daxueba:~# netwox 90 -P 80
hi
hello

7) 通过抓包验证使用的是 UDP 协议,如图所示。

从第 14 个数据包可以看到,源 IP 地址为 192.168.59.135,目的 IP 地址为 192.168.59.132,源端口为 80,目的端口为随机端口 47203。该数据包正好是 UDP 服务器回复客户端的 UDP 数据包。在 User Datagram Protocol 部分中可以看到详细信息。

参考资料

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