传输层协议-UDP协议-编程知识

传输层

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实际上我们应用层的数据并不是直接发给网络的，而是需要先将数据发送给传输层，传输层进行进一步处理再讲数据向下交付，该过程贯穿整个网络协议栈，最终才能将数据发送到网络当中。

再谈端口号

端口号（Port）标识一个主机上进行网络通信的不同的应用程序。当主机从网络中获取到数据后，需要自底向上进行数据的交付，而这个数据最终应该交给上层的哪个应用处理程序，就是由该数据当中的目的端口号来决定的。
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在TCP/IP协议中，用“源IP地址”，“源端口号”，“目的IP地址”，“目的端口号”，“协议号”这样一个五元组来标识一个通信。

比如有多台客户端主机同时访问服务器，这些客户端主机上可能有一个客户端进程，也可能有多个客户端进程，它们都在访问同一台服务器。在这里插入图片描述

先提取出数据当中的目的IP地址和目的端口号，确定该数据是发送给当前服务进程的。
然后提取出数据当中的协议号，为该数据提供对应类型的服务。
最后提取出数据当中的源IP地址和源端口号，将其作为响应数据的目的IP地址和目的端口号，将响应结果发送给对应的客户端进程。

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通过netstat命令可以查看到这样的五元组信息。

语法：netstat [选项]
功能：查看网络状态
常用选项：

n 拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字；
l 仅列出有在 Listen (监听) 的服务状态；
p 显示建立相关链接的程序名；
t (tcp)仅显示tcp相关选项；
u (udp)仅显示udp相关选项；
a (all)显示所有选项，默认不显示LISTEN相关。

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其中Proto表示协议类型，Local Adderss表示源IP地址和源端口号，Foreign Adderss表示目的IP地址和目的端口号。

端口号范围划分

0 - 1023: 知名端口号，HTTP，FTP，SSH等这些广为使用的应用层协议，他们的端口号都是固定的。
1024 ~ 65535：操作系统动态分配的端口号。客户端程序的端口号就是由操作系统从这个范围分配的。

认识知名端口号

有些服务器是非常常用的，这些服务器的端口号一般都是固定的：

ssh服务器，使用22端口。
ftp服务器，使用21端口。
telnet服务器，使用23端口。
http服务器，使用80端口。
https服务器，使用443端口。

一个进程是否可以bind多个端口号?

一个端口号绝对不能被多个进程绑定，因为端口号的作用就是唯一标识一个进程，如果绑定一个已经被绑定的端口号，就会出现绑定失败的问题。

一个进程是否可以绑定多个端口号？

一个进程是可以绑定多个端口号的，这与“端口号必须唯一标识一个进程”是不冲突的，只不过现在这多个端口唯一标识的是同一个进程罢了。

我们限制的是从端口号到进程的唯一性，而没有要求从进程到端口号也必须满足唯一性，因此一个进程是可以绑定多个端口号的。

pidof命令

在查看服务器的进程id时非常方便：

语法：pidof [进程名]
功能：通过进程名, 查看进程id。

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pidof命令可以配合kill命令快速杀死一个进程。

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UDP协议

UDP协议格式

UDP协议格式如下：
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16位源端口号：表示数据从哪里来。
16位目的端口号：表示数据要到哪里去。
16位UDP长度：表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的长度。
16位UDP检验和：如果UDP报文的检验和出错，就会直接将报文丢弃。

我们在应用层看到的端口号大部分都是16位的，其根本原因就是因为传输层协议当中的端口号就是16位的。

对于任何协议，几乎都要解决两个问题：

如何分离（封装）；
如何交付。

如何分离？

我们所说的分离其实就是将报头与有效荷载进行分离，UDP的报头含有四个字段，每个字段的长度是16为，共8个字节。因为报头就是固定的8个字节，UDP在读取完8个字节长度以后剩下的就是有效荷载了。

如何交付？

UDP需要将有效荷载交付给上层对应的协议，也就是交给响应的进程。应用层中的每一个网络进程都会绑定一个端口，对于客户端进程来说，端口是操作系统动态进行分配的，而服务端就需要我们显示的绑定端口，UDP就是通过报头当中的目的端口号来找到对应的应用层进程的。因为内核中用哈希的方式维护了端口号与进程ID之间的映射关系，因此传输层可以通过端口号得到对应的进程ID，进而找到对应的应用层进程。