UDP 是一种快速且轻量级的协议，非常适合流媒体、游戏和 VoIP。与 TCP 不同，它不保证数据的传递或顺序。如果不小心管理，它的简单性会带来安全风险和数据丢失。QUIC 等新解决方案利用 UDP 的速度并增加了可靠性。
用户数据报协议（UDP）是支撑当前互联网架构的基本支柱之一， 虽然与更强大的“兄弟”TCP相比，UDP常常被忽视，但在速度高于严格可靠性的应用中，它的作用至关重要，无需繁琐的持续检查和重传机制即可实现实时体验。在本文中，我们将以自然直接的语言，深入讲解您需要了解的有关UDP的所有信息：它的工作原理、与其他协议的区别、何时以及为何使用它，以及它的优势、风险以及对数字生态系统的现代贡献。
随着您对 UDP 的深入研究，您会发现它的简洁性既是其最大的优势，也是其最大的弱点。该协议虽然可靠性较低，但几乎可以无延迟地运行流媒体、在线游戏和网络通话等应用，同时在一定程度上牺牲了确保每条数据都能到达目的地的保障。了解更多关于其功能、应用以及如何在家庭和商业环境中管理其风险的信息。
什么是UDP协议？UDP（用户数据报协议） 它是一种极简传输协议，属于 TCP/IP 协议栈的一部分，在连接网络层和应用层方面发挥着关键作用。它记录在 RFC 768 中，以无连接的方式运行，这意味着在发送数据之前，它不需要在发送方和接收方之间创建或维护正式的关系。这与 TCP 截然不同，TCP 会建立预先连接并确保所有数据按顺序到达。
UDP 的基本特性简洁轻盈： UDP 采用仅 8 个字节的固定短报头，这最大限度地减少了网络负载并允许更快地传输数据。未确认或更正： 没有内部系统来检查或重新发送丢失或损坏的数据；如果数据包在传输过程中丢失，它就会被忽略。面向消息： 数据以块或“数据报”的形式发送，它们不一定按照发送的顺序到达，甚至不确定它们是否都会到达。应用程序多路复用： 源端口号和目标端口号标识通信两端的特定进程，从而更容易管理多个同时连接。有限的错误检查： 它具有基本的校验和机制，但不能纠正检测到的错误。UDP操作和结构通过 UDP 发送数据时，每个数据报都包含一个包含四个关键字段的报头：
始发港： 表示传输设备中通信的起点（16位）。目的港: 反映数据报在接收方指向哪个应用程序或服务（16 位）。长度： 指定数据报的总大小，添加报头和数据（16 位）。校验和： 一种检测数据报（16 位）中可能出现的传输错误的机制。该机制在 IPv6 中是强制的，在 IPv4 中是可选的，但几乎总是会用到。这种非常基本的设计使得 UDP 轻量且快速，但如果应用程序认为有必要，则由应用程序来管理可靠性。
UDP 与 TCP 的比较尽管 UDP 和 TCP 都工作在 TCP/IP 模型的传输层，但它们之间的差异还是很明显的，选择哪一个很大程度上取决于应用程序的具体需求：
TCP（传输控制协议）： 它优先考虑可靠性，确保数据完整、有序且无重复地到达。它使用握手过程建立连接，并要求明确确认数据接收，并重传任何丢失的段。然而，这会增加延迟和开销。UDP： 省去所有繁琐的手续。数据被扔进池子里，如果成功，那就太好了；如果失败，就无法返回。这使得它在延迟不可接受的情况下也能非常快速高效，尽管它不能保证完全的完整性或顺序性。UDP的主要用途和应用理解 UDP 优势的关键在于，丢包并不是什么大问题，但如果通信速度因为尝试恢复每个丢失的数据而变慢，就会造成问题。因此，UDP 是以下情况的基础：
视频和音频流： Netflix、YouTube 和在线广播服务等平台都使用它，因为即使丢失一小部分内容，也最好保持广播继续进行，而不是在恢复数据时遇到中断或暂停。视频通话和 VoIP： Skype、WhatsApp 或 Zoom 等应用程序需要连续快速地传输语音和视频，可以容忍较小的损失而不是明显的延迟。在线视频游戏： 《堡垒之夜》、《英雄联盟》和《使命召唤》等游戏优先考虑玩家操作的即时性，而不是每个比特的完全准确性，从而避免了通过 UDP 出现的众所周知的“延迟”。DNS（域名系统）： 域名查询通常较小且速度较快，并且如果失败则可以轻松重复，这对于 UDP 来说是理想的。专用网络协议： DHCP（IP 地址分配）、NTP（时间同步）、TFTP（简单文件传输）、RIP（路由更新）等等。UDP 的特性和技术细节UDP 引入了一些有趣的技术方面，使其有别于其他协议：
端口范围： 它使用 16 位端口号，允许使用很大的标识符范围（从 0 到 65535）。前 1023 个端口号保留用于 DNS 或 DHCP 等常用服务；接下来的端口号是注册端口，其余端口号用于临时或私人通信。不维持状态： 发送方不会保留已发送数据报的任何信息。如果数据包在传输途中丢失，则没有任何机制可以检测或自动恢复它。最小过载： 报头简短而简单，减少了通过网络传输的附加信息，从而可以更好地利用带宽。使用 UDP 的优势和好处最低速度和延迟： 通过不建立连接或管理确认，数据以最小的延迟从一端流到另一端。可扩展性： 它非常适合具有多个同时用户的应用程序，因为协议的简单性可以减轻服务器的负载。高效的资源消耗： 非常适合实时流媒体和功能有限的设备。UDP 的限制和风险在考虑使用 UDP 时还必须考虑另一面：
不可靠： 没有自动重新发送丢失的数据包的功能，没有复杂的错误处理，也不能保证数据会到达，更不用说以正确的顺序到达了。易受攻击的漏洞： 从设计上讲，UDP 容易受到欺骗、放大和拒绝服务 (DDoS) 洪水攻击，因为可以通过伪造源 IP 地址轻松地重定向响应。不适合关键数据： 需要完整数据完整性的应用程序通常选择 TCP。以 UDP 突出显示的端口和协议UDP 最常用的一些端口是：
53年： 已分配给 DNS67和68： 由 DHCP 使用69年： TFTP123年： NTP（网络时间）范围从 16384 到 32767： VoIP 和视频会议应用程序的常见问题UDP 中的安全性和风险缓解虽然 UDP 本身不具备安全机制，但组织可以通过以下方式保护其使用：
端口过滤和控制： 配置防火墙以限制特定来源和目的地的流量。异常监控： 监控异常流量模式以检测可能表明存在问题的攻击或异常峰值。封装和加密： 在受监管的行业（例如银行业或医疗保健业）中，可以将 UDP 封装在安全解决方案中，以增加保护、控制和审计层。专用工具： 使用 Wireshark 或 iPerf 等检测和分析系统来识别数据包丢失、延迟或抖动。应用程序如何管理 UDP 中的可靠性尽管缺乏内部验证机制，许多使用 UDP 的应用程序还是实现了自己的解决方案来确保最低限度的可靠性，例如：
包裹编号： 检测并补偿数据报丢失或乱序。选择性转发： 如果应用程序检测到丢失，可以请求重新传输关键信息。数据和缓冲区冗余： 添加自适应缓冲区和校正技术以保持音频、视频或在线游戏的服务质量。VoIP 和流媒体中使用的 RTP（实时传输协议）等协议在 UDP 之上处理这些额外的任务。
UDP 和 DDoS 攻击UDP 是分布式拒绝服务威胁中常见的攻击媒介。其无状态性和易于伪造来源的特性，使攻击者能够向目标释放大量流量，尤其是通过放大技术，例如基于 DNS 的攻击。为了防范这些风险，下一代防火墙支持跟踪 UDP 连接的状态、强制执行零信任规则，并使用人工智能检测异常或可疑模式。
现代演进：QUIC 和 UDP 的未来UDP 演进过程中最伟大的创新之一是协议 QUIC QUIC（快速 UDP 互联网连接）由 Google 开发。QUIC 在 UDP 上集成了加密、流量控制和连接复用机制，将速度与更高的安全性和可靠性完美结合。YouTube 和 Gmail 等主流平台已从该协议中受益，其使用量也正在显著增长，为追求高性能且不牺牲安全性的组织提供了一个强大的替代方案。
使用 UDP 时的常见错误实施 UDP 时最常见的错误之一是假设所有应用程序都能承受数据包丢失而不会影响用户体验。另一个错误是未能提供网络拥塞时的管理机制，这可能导致服务质量下降、中断或可扩展性问题。在选择 UDP 之前，彻底分析每个应用程序的需求至关重要。
在公司实施 UDP 的良好实践流量优先级： 使用 QoS 策略来优先处理关键实时流量，例如视频会议和内部流媒体。流量细分： 创建特定的 VLAN 来隔离 UDP 流量并避免与其他应用程序干扰。缓冲区设置： 调整路由器和交换机上的缓冲区，以避免流量高峰期间出现不必要的损失。持续验证和监控： 监控传输状态、检测损失并调整基础设施以满足业务需求。
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