гвз для чего используется
Протокол UDP — преимущества, недостатки и применение
А зачем протокол транспортного уровня, если он не обеспечивает надежность доставки выше чем IP, почему нельзя использовать просто IP для передачи данных?
Но на транспортном уровне необходимо указать порт отправителя и порт получателя, что и делает протокол UDP.
Формат заголовка
Формат заголовка udp состоит из 4-х полей:
Преимущества и применение UDP
Преимущество UDP в том, что протокол обеспечивает более высокую скорость работы по сравнению с TCP, так как у него нет накладных расходов на установку и на разрыв соединения.
Ошибки в современных сетях происходят достаточно редко и сетевые приложения способны самостоятельно исправлять такие, редко возникающие ошибки.
Область применения UDP — это системы, которые работают в режиме запрос-ответ и обмениваются между собой короткими сообщениями.
Применение UDP: DNS
В качестве применения UDP рассмотрим систему доменных имен DNS. DNS позволяют определить по доменному имени соответствующий ему IP-адрес. Например к доменному имени www.cisco.com соответствует вот такой IP адрес 184.86.0.170. Система DNS использует протокол UDP, порт 53.
Рассмотрим пример сетевого взаимодействия в DNS. В системе DNS есть сервер, который знает какие IP-адреса соответствуют доменным именам и клиент, который хочет получить такую информацию. Клиент DNS направляет запрос серверу, какой IP у доменного имени www.cisco.com? Сервер DNS получает такой запрос, находит соответствующий IP-адрес и отправляет ответ (184.86.0.170) взаимодействие происходит с использованием протокола UDP и для получения IP-адреса достаточно всего две дейтаграммы.
Если бы для запроса IP-адреса использовался протокол TCP, то необходимо было бы передать гораздо больше сообщений. Перед тем как запрашивать IP-адрес необходимо было бы установить соединение TCP. Для этого нужно 3 сообщения, затем запросить IP-адрес, получить ответ (еще 2 сообщения) и после того, как ответ получен нужно разорвать соединение, для этого нужно 3 или 4 сообщения.
Недостаток UDP
Недостаток UDP в том, что он не обеспечивает надежности передачи данных, поэтому ошибки должно обрабатывать приложение. Рассмотрим, что произойдет, если запрос потерялся. Приложение клиента DNS при отправке запроса (www.cisco.com?) запускает таймер, если в течении какого-то времени ответ не приходит, таймер срабатывает и тот же самый запрос отправляется еще раз.
В этот раз запрос дошел (www.cisco.com) и DNS сервер в ответ отправил нам IP-адрес, который был необходим (184.86.0.170). Даже с учетом того, что произошла потеря данных ip-адрес все равно получен быстрее, чем если бы использовался протокол TCP. Однако существенным недостатком использования UDP является то, что приложение само должно обрабатывать ошибочные ситуации.
Выводы по протоколу UDP
UDP протокол — что это такое и как он работает
Обмен данными в интернете происходит по своим правилам, и контролируется специальными протоколами, одним из них является UDP. Если вы часто пользуетесь интернетом, то наверняка могли слышать о нем.
Но не все знают, что он из себя представляет и как вообще работает. Если вам это интересно, и вы хотите значительно расширить свой кругозор знаний в строении сетей — то вы попали по адресу.
Постоянные читатели данного портала уже знают про транспортный tcp протокол, сейчас мы обсудим еще один и называется он — UDP.
UDP протокол — что это
UDP — это транспортный протокол пользовательских датаграмм из набора правил TCP/IP. Позволяет отправлять информацию (датаграммы) по IP-сети без предварительного установления соединения и создания специального виртуального канала или путей данных. Официально был разработан в 1 980 году человеком по имени Дэвид П. Рид. Полностью расшифровывается как — User Datagram Protocol.
Интересно! Любой протокол, который не устанавливает предварительное соединение — называется датаграммным.
Передавая данные по UPD датаграммы могут приходить не по порядку и даже дублироваться, а иногда и просто пропадать. Данный протокол подразумевает, что проверки и, если есть ошибки, их исправления в принципе не нужны, либо это должно ложиться на плечи приложения.
Заголовок UDP весит 8 байтов и состоит всего из четырех значений:
Это порты отправителя и получателя, длина датаграммы и контрольная сумма. Поля, которые помечены на скриншоте желтым цветом — необязательны к использованию в сетях IPv4.
Также, для расширения кругозора рекомендую прочитать статью — как проверить скорость интернета.
Плюсы UDP протокола — кому он полезен?
Доставка пакетов происходит гораздо быстрее, т.к. он просто не тратит время на все те проверки, установку соединения и т.д., как это делает TCP.
Благодаря этому он так популярен на серверах, которые отвечают на небольшие вопросы от большого количества клиентов, те же DNS сервера, онлайн игры, потоковое видео, например, IPTV, приложения видео/аудио связи.
Отличие UDP от TCP — сравнение
Как вы уже знаете, есть два основных протокола в стеке TCP/IP — это TCP и UDP. Многие задаются в чем между ними разница, а разница по большому счету в «гарантии доставки» данных. Так, TCP требует от получателя подтверждения того, что он получил пакеты данных, а для этого необходимо изначально установленное соединение между узлами. Также, он исключает потерю данных, задержки, использует логическое соединение и т.д. А вот ЮДП этого не делает, поэтому его еще часто называют — «протокол ненадежных датаграмм».
Недостатки:
Преимущества:
В заключение
Вот вы и узнали, что такое UDP, чем он отличается от другого транспортного протокола, его преимущества и недостатки. Обучайтесь, изучайте новое и жизнь станет куда интереснее.
ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
TCP и UDP – в чем разница?
Напомним немного про OSI
Современный мир немыслим без средств связи. Десятки миллионов устройств по всему миру связываются посредством компьютерных сетей. И каждая компьютерная сеть организована по определенным стандартам. Любые устройства взаимодействуют по общепринятой модели OSI, или Базовой Эталонной Модели Взаимодействия Открытых Систем. Данная модель определяет взаимодействие различных сетевых устройств на семи уровнях – Media (к ним относятся физический, канальный и сетевой) и Host – (транспортный, сеансовый, представления и прикладной). В данной статье мы рассмотрим два самых распространенных сетевых протокола транспортного уровня – TCP и UDP, примеры их применения, а также сравним их характеристики.
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Видео: TCP и UDP | что это такое и в чем разница?
В чем же разница TCP и UDP?
Вообще, протоколы транспортного уровня широко применяются в современных сетях. Именно они позволяют гарантировать доставку сообщения до адресата, а также сохраняют правильную последовательность передачи данных. При этом протоколы имеют ряд различий, что позволяет использовать их профильно, для решения своих задач каждый.
Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – это сетевой протокол, который «заточен» под соединение. Иными словами, прежде, чем начать обмен данными, данному протоколу требуется установить соединение между двумя хостами. Данный протокол имеет высокую надежность, поскольку позволяет не терять данные при передаче, запрашивает подтверждения о получении от принимающей стороны и в случае необходимости отправляет данные повторно. При этом отправляемые пакеты данных сохраняют порядок отправки, то есть можно сказать, что передача данных упорядочена. Минусом данного протокола является относительно низкая скорость передачи данных, за счет того что выполнение надежной и упорядоченной передачи занимает больше времени, чем в альтернативном протоколе UDP.
Протокол UDP (User Datagram Protocol), в свою очередь, более прост. Для передачи данных ему не обязательно устанавливать соединение между отправителем и получателем. Информация передается без предварительной проверки готовности принимающей стороны. Это делает протокол менее надежным – при передаче некоторые фрагменты данных могут теряться. Кроме того, упорядоченность данных не соблюдается – возможен непоследовательный прием данных получателем. Зато скорость передачи данных по данному транспортному протоколу будет более высокой.
Заключение и наглядное сравнение
Приведем несколько основных пунктов:
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Обмен данными между устройствами, подключенными к всемирной паутине, осуществляется с помощью набора протоколов TCP/IP. Этот стек использует разный перечень протоколов, включая UDP и TCP. Специалисты, ответственные за разработку и наладку частных/корпоративных сетей, досконально понимают разницу между ними, но с точки зрения простого пользователя назначение этих протоколов, а также разница между ними, вызывает целый ряд вопросов.
Протоколы UDP и TCP – в чем разница?
Несмотря на то, что протоколы UDP и TCP ориентированы на выполнение одной задачи – передачу данных, между ними существует ряд принципиальных отличий.
Что такое TCP?
TCP-протокол – это виртуальный канал, сформированный между двумя или более узлами. Его работоспособность становится возможной, если заранее установить соединение – в противном случае передача информационных пакетов будет невозможной. С помощью протокола TCP реализуется надежная передача большого объема данных к разнообразным пользовательским устройствам.
Чтобы обеспечить надежное соединение, протокол TCP предусматривает трехэтапный запуск сеанса связи. Клиент и сервер должны передавать значения ISN и порта. Еще одна отличительная особенность протокола TCP заключается в использовании контрольной суммы, с помощью которой система проверяет, правильно ли передана информация конечному пользователю.
Приложения для TCP
Протокол TCP используют следующие приложения:
Из этого следует, что протокол TCP пользуется популярностью среди приложений, работающих с массивом данных, разрыв которых нужно полностью исключить. Программы для загрузки файлов, отправки сообщений – это лишь малая часть программного обеспечения, построенного на базе протокола TCP.
UDP протокол — что это такое?
В рамках протокола UDP данные передаются между узлами с помощью специальных пакетов данных, не требующих проверки. При этом гарантии их получения не требуется. Данная технология не предусматривает удаление дубликатов пакетов, мониторинг и контроль их текущего расположения.
С одной стороны, специалисты в области компьютерных сетей вполне заслуженно считают UDP ненадежным протоколом. С другой, это не просто важное, а незаменимое решение для приложений, работающих в режиме реального времени, интернет-телевидения, технологии VOIP, игр по сети и так далее. Благодаря возможностям протокола UDP пропадает необходимость проводить первичную проверку соединения, соблюдения целостности и порядка структуры данных. Если какая-либо датаграмма (пакет без проверки) потеряется, происходит ее автоматический сброс. Это положительно сказывается на скорости передачи данных через сеть интернет.
Приложения для UDP
Протокол UDP незаменим для приложений, с помощью которых происходит передача мультимедийной информации, включая интернет-телевидение, интернет-телефонию и так далее. Некоторое количество данных все же может быть потеряно, но это будет сложно заметить на практике. Яркий пример – изменение качества видеоряда и звука в худшую сторону. Вот почему популярные специализированные программы заранее предлагают своим пользователям выбрать оптимальное разрешение.
Применение TCP
Из сказанного выше следует, что TCP – это протокол повышенной сложности, работа которого сопровождается большими тратами времени. Причиной этого является механизм синхронизации между узлами. При этом основное преимущество данного протокола заключается в гарантии доставки пакетов, благодаря чему эта функциональность не включается в структуру прикладного протокола.
Кроме того, применение протокола TCP является гарантией надежности доставки. В случае некорректной отправки сообщения пользователь всегда получит соответствующее уведомление в виде окна с информацией о возникшей ошибке.
Применение UDP
UDP, в свою очередь, является протоколом, обладающим высокой скоростью передачи данных. Все дело в том, что в его основу заложен минималистичный механизм, без которого не обходится ни одна передача данных. Естественно, для него характерен целый ряд недостатков. Поступление передаваемых данных происходит в хаотичном порядке – не факт, что первый пакет из общего списка не окажется последним.
Гарантии доставки передаваемой информации нет, поэтому не исключено, что в ответ пользователь получит один пакет в виде двух копий. Возникновение подобной ситуации возможно в том случае, если один адрес для отправки сопровождается двумя разными маршрутами.
Выводы
UDP – протокол, который обеспечивает высокую скорость отправки пакетов данных, но без гарантии их доставки. Если для конечного пользователя важна надежность доставки с сохранением порядка отправки данных, придется переходить на использование протокола TCP. Применение протокола UDP актуально, если проводится групповая и широковещательная передача данных. Вот почему он пользуется большой популярностью в области потокового интернет-видео, а также в игровой индустрии.
Пожалуйста, оставляйте свои мнения по текущей теме материала. Мы очень благодарим вас за ваши комментарии, дизлайки, отклики, подписки, лайки!
Пожалуйста, опубликуйте ваши комментарии по текущей теме статьи. За комментарии, подписки, дизлайки, отклики, лайки огромное вам спасибо!
Протокол UDP
— это простой, ориентированный на дейтаграммы протокол без организации соединения, предоставляющий быстрое, но необязательно надежное транспортное обслуживание. Он поддерживает взаимодействия «один со многими» и поэтому часто применяется для широковещательной и групповой передачи дейтаграмм.
Internet Protocol (IP) является основным протоколом Интернета. Transmission Control Protocol (TCP) и UDP — это протоколы транспортного уровня, построенные поверх лежащего в основе протокола.
TCP/IP — это набор протоколов, называемый также «пакетом протоколов Интернета» (Internet Protocol Suite), состоящий из четырех уровней. Запомните, что TCP/IP не просто один протокол, а семейство или набор протоколов, который состоит из других низкоуровневых протоколов, таких, как IP, TCP и UDP. UDP располагается на транспортном уровне поверх IP (протокола сетевого уровня). Транспортный уровень обеспечивает взаимодействие между сетями через шлюзы. В нем используются IP-адреса для отправки пакетов данных через Интернет или другую сеть с помощью разнообразных драйверов устройств.
Прежде чем приступать к изучению работы UDP, обратимся к основной терминологии, которую нужно хорошо знать. Ниже вкратце определим основные термины, связанные с UDP:
Пакеты
В передаче данных пакетом называется последовательность двоичных цифр, представляющих данные и управляющие сигналы, которые передаются и коммутируются через хост. Внутри пакета эта информация расположена в соответствии со специальным форматом.
Дейтаграммы
Дейтаграмма — это отдельный, независимый пакет данных, несущий информацию, достаточную для передачи от источника до пункта назначения, поэтому никакого дополнительного обмена между источником, адресатом и транспортной сетью не требуется.
MTU (Maximum Transmission Unit)
MTU характеризует канальный уровень и соответствует максимальному числу байтов, которое можно передать в одном пакете. Другими словами MTU — это самый большой пакет, который может переносить данная сетевая среда. Например, Ethernet имеет фиксированный MTU, равный 1500 байтам. В UDP, если размер дейтаграммы больше MTU, протокол IP выполняет фрагментацию, разбивая дейтаграмму на более мелкие части (фрагменты) так, чтобы каждый фрагмент был меньше MTU.
Порты
Чтобы поставить в соответствие входящим данным конкретный процесс, выполняемый в компьютере, UDP использует порты. UDP направляет пакет в соответствующее место, используя номер порта, указанный в UDP-заголовке дейтаграммы. Порты представлены 16-битными номерами и, следовательно, принимает значения в диапазоне от 0 до 65 535. Порты, которые также называют конечными точками логических соединений, разделены на три категории:
Регистрируемые порты — от 1024 до 49151
Динамические / частные порты — от 49152 до 65535
Заметим, что порты UDP могут получать более одного сообщения в каждый промежуток времени. В некоторых случаях сервисы TCP и UDP могут использовать одни и те же номера портов, например 7 (Echo) или 23 (Telnet).
UDP использует следующие известные порты:
Перечень портов UDP и TCP поддерживается агентством IANA (Internet Assigned Numbers Authority).
IP-адреса
Дейтаграмма IP состоит из 32-битных IP-адресов источника и назначения. IP-адрес назначения задает конечную точку для дейтаграммы UDP, а IP-адрес источника используется для получения информации о том, кто отправил сообщение. В пункте назначения пакеты фильтруются, и те из них, адреса источников которых не входят в допустимый набор адресов, отбрасываются без уведомления отправителя.
Однонаправленный IP-адрес уникально определяет хост в сети, тогда как групповой IP-адрес определяет конкретную группу адресов в сети. Широковещательные IP-адреса получаются и обрабатываются всеми хостами локальной сети или конкретной подсети.
Значение времени жизни, или TTL (time-to-live), позволяет установить верхний предел числа маршрутизаторов, через которые может пройти дейтаграмма. Значение TTL не дает пакетам попасть в бесконечные циклы. Оно инициализируется отправителем и уменьшается на единицу каждым маршрутизатором, обрабатывающим дейтаграмму. Когда значение TTL становится нулевым, дейтаграмма отбрасывается.
Групповая рассылка
Групповая рассылка — это открытый, базирующийся на стандартах, метод одновременного распространения идентичной информации нескольким пользователям. Групповая рассылка является основным средством протокола UDP, она невозможна для протокола TCP. Групповая рассылка позволяет добиться взаимодействия одного со многими, например, делает возможными такие использования, как рассылка новостей и почты нескольким получателям, интернет-радио или демонстрационные программы реального времени. Групповая рассылка не так сильно нагружает сеть, как широковещательная передача, поскольку данные отправляются сразу нескольким пользователям:
Принцип работы UDP
Когда приложение, базирующееся на UDP, отправляет данные другому хосту в сети, UDP дополняет их восьмибитным заголовком, содержащим номера портов адресата и отправителя, общую длину данных и контрольную сумму. Поверх дейтаграммы UDP свой заголовок добавляет IP, формируя дейтаграмму IP:
На предыдущем рисунке указано, что общая длина заголовка UDP составляет восемь байтов. Теоретически максимальный размер дейтаграммы IP равен 65 535 байтам. С учетом 20 байтов заголовка IP и 8 байтов заголовка UDP длина данных пользователя может достигать 65 507 байтов. Однако большинство программ работают с данными меньшего размера. Так, для большинства приложений по умолчанию установлена длина приблизительно 8192 байта, поскольку именно такой объем данных считывается и записывается сетевой файловой системой (NFS). Можно устанавливать размеры входного и выходного буферов.
Контрольная сумма нужна, чтобы проверить были ли данные доставлены в пункт назначения правильно или были искажены. Она охватывает как заголовок UDP, так и данные. Байт-заполнитель используется, если общее число октетов дейтаграммы нечетно. Если полученная контрольная сумма равна нулю, получатель фиксирует ошибку контрольной суммы и отбрасывает дейтаграмму. Хотя контрольная сумма является необязательным средством, ее всегда рекомендуется включать.
На следующем шаге уровень IP добавляет 20 байтов заголовка, включающего TTL, IP-адреса источника и получателя и другую информацию. Это действие называют IP-инкапсуляцией.
Как упоминалось ранее, максимальный размер пакета равен 65 507 байтам. Если пакет превышает установленный по умолчанию размер MTU, то уровень IP разбивает пакет на сегменты. Эти сегменты называются фрагментами, а процесс разбиения данных на сегменты — фрагментацией. Заголовок IP содержит всю информацию о фрагментах.
Когда приложение-отправитель «выбрасывает» дейтаграмму в сеть, она направляется по IP-адресу назначения, указанному в заголовке IP. При проходе через маршрутизатор значение времени жизни (TTL) в заголовке IP уменьшается на единицу.
Когда дейтаграмма прибывает к заданному назначению и порту, уровень IP по своему заголовку проверяет, фрагментирована ли дейтаграмма. Если это так, дейтаграмма собирается в соответствии с информацией, имеющейся в заголовке. Наконец прикладной уровень извлекает отфильтрованные данные, удаляя заголовок.
Недостатки UDP
По сравнению с TCP UDP имеет следующие недостатки:
Отсутствие сигналов квитирования. Перед отправкой пакета UDP, отправляющая сторона не обменивается с получающей стороной квитирующими сигналами. Следовательно, у отправителя нет способа узнать, достигла ли дейтаграмма конечной системы. В результате UDP не может гарантировать, что данные будут действительно доставлены адресату (например, если не работает конечная система или сеть).
Напротив, протокол TCP ориентирован на установление соединений и обеспечивает взаимодействие между подключенными к сети хостами, используя пакеты. В TCP применяются сигналы квитирования, позволяющие проверить успешность транспортировки данных.
Использование сессий. Ориентированность TCP на соединения поддерживается сеансами между хостами. TCP использует идентификатор сеанса, позволяющий отслеживать соединения между двумя хостами. UDP не имеет поддержки сеансов из-за своей природы, не ориентированной на соединения.
Надежность. UDP не гарантирует, что адресату будет доставлена только одна копия данных. Чтобы отправить конечной системе большой объем данных, UDP разбивает его на небольшие части. UDP не гарантирует, что эти части будут доставлены по назначению в том же порядке, в каком они создавались в источнике. Напротив, TCP вместе с номерами портов использует порядковые номера и регулярно отправляемые подтверждения, гарантирующие упорядоченную доставку данных.
Безопасность. TCP более защищен, чем UDP. Во многих организациях брандмауэры и маршрутизаторы не пропускают пакеты UDP. Это связано с тем, что хакеры могут воспользоваться портами UDP, не устанавливая явных соединений.
Управление потоком. В UDP управление потоком отсутствует, в результате плохо спроектированное UDP-приложение может захватить значительную часть пропускной способности сети.
Преимущества UDP
По сравнению с TCP UDP имеет следующие преимущества:
Нет установки соединения. UDP является протоколом без организации соединений, поэтому он освобождает от накладных расходов, связанных с установкой соединений. Поскольку UDP не пользуется сигналами квитирования, то задержек, вызванных установкой соединений, также удается избежать. Именно поэтому DNS отдает предпочтение UDP перед TCP — DNS работала бы гораздо медленнее, если бы она выполнялась через TCP.
Скорость. UDP работает быстрее TCP. По этой причине многие приложения предпочитают не TCP, a UDP. Те же средства, которые делают TCP более устойчивым (например сигналы квитирования), замедляют его работу.
Топологическое разнообразие. UDP поддерживает взаимодействия «один с одним» и «один с многими», в то время как TCP поддерживает лишь взаимодействие «один с одним».
Накладные расходы. Работа с TCP означает повышенные накладные расходы, издержки, налагаемые UDP, существенно ниже. TCP по сравнению с UDP использует значительно больше ресурсов операционной системы, и, как следствие, в таких средах, где серверы одновременно обслуживают многих клиентов, широко используют UDP.
Размер заголовка. Для каждого пакета заголовок UDP имеет длину всего лишь восемь байтов, в то время как TCP имеет 20-байтовые заголовки, и поэтому UDP потребляет меньше пропускной способности сети.