User Datagram Protocol (UDP) je protokol transportnej vrstvy. UDP je súčasťou balíka internetových protokolov, ktorý sa označuje ako balík UDP/IP. Na rozdiel od TCP je to an nespoľahlivý a nespojiteľný protokol. Pred prenosom údajov teda nie je potrebné vytvárať spojenie. UDP pomáha vytvoriť spojenia s nízkou latenciou a tolerujúce straty cez sieť. UDP umožňuje komunikáciu medzi procesmi.

Čo je User Datagram Protocol?

Hoci protokol TCP (Transmission Control Protocol) je protokol dominantnej transportnej vrstvy používaný s väčšinou internetových služieb; poskytuje zaručené doručenie, spoľahlivosť a oveľa viac, ale všetky tieto služby nás stoja dodatočnú réžiu a latenciu. Tu prichádza do úvahy UDP. Pre služby v reálnom čase, ako sú počítačové hry, hlasová alebo video komunikácia a živé konferencie; potrebujeme UDP. Keďže je potrebný vysoký výkon, protokol UDP umožňuje zahadzovanie paketov namiesto spracovania oneskorených paketov. V UDP nedochádza k žiadnej kontrole chýb, takže šetrí aj šírku pásma.

Hlavička UDP

Hlavička UDP je an 8-bajtový pevná a jednoduchá hlavička, zatiaľ čo pre TCP sa môže meniť od 20 bajtov do 60 bajtov. Prvých 8 bajtov obsahuje všetky potrebné informácie v hlavičke a zvyšnú časť tvoria dáta. Polia čísla portov UDP majú dĺžku 16 bitov, preto je rozsah čísel portov definovaný od 0 do 65535; číslo portu 0 je rezervované. Čísla portov pomáhajú rozlíšiť rôzne požiadavky alebo procesy používateľov.

Hlavička UDP

1. Zdrojový port: Zdrojový port je 2 bajtové pole, ktoré sa používa na identifikáciu čísla portu zdroja.
2. Cieľový prístav: Je to pole dlhé 2 bajty, ktoré sa používa na identifikáciu portu určeného paketu.
3. dĺžka: Dĺžka je dĺžka UDP vrátane hlavičky a údajov. Ide o 16-bitové pole.
4. Kontrolný súčet: Kontrolný súčet je pole dlhé 2 bajty. Ide o 16-bitový doplnok k súčtu jedného doplnku hlavičky UDP, pseudohlavičky informácií z hlavičky IP a údajov, doplnených na konci nulovými oktetmi (ak je to potrebné), aby sa vytvoril násobok dvoch. oktety.

poznámky – Na rozdiel od TCP nie je výpočet kontrolného súčtu v UDP povinný. UDP neposkytuje žiadne riadenie chýb ani riadenie toku. Preto UDP závisí od IP a ICMP pri hlásení chýb. UDP tiež poskytuje čísla portov, aby bolo možné rozlišovať medzi požiadavkami používateľov.

Aplikácie UDP

• Používa sa na jednoduchú komunikáciu medzi žiadosťou a odpoveďou, keď je veľkosť údajov menšia, a preto sú menšie obavy z riadenia toku a chýb.
• Je to vhodný protokol pre multicasting, keďže UDP podporuje prepínanie paketov.
• UDP sa používa pre niektoré protokoly aktualizácie smerovania, ako je RIP (Routing Information Protocol).
• Normálne sa používa pre aplikácie v reálnom čase, ktoré nedokážu tolerovať nerovnomerné oneskorenia medzi časťami prijatej správy.
• UDP je široko používaný v online hrách, kde je nízka latencia a vysokorýchlostná komunikácia nevyhnutná pre dobrý herný zážitok. Herné servery často posielajú klientom malé, časté pakety údajov a protokol UDP je pre tento typ komunikácie veľmi vhodný, pretože je rýchly a ľahký.
• Aplikácie pre streamovanie médií, ako je IPTV, online rádio a videokonferencie, používajú UDP na prenos zvukových a obrazových údajov v reálnom čase. Strata niektorých paketov môže byť v týchto aplikáciách tolerovaná, pretože dáta neustále prúdia a nevyžadujú opakovaný prenos.
• Služby VoIP (Voice over Internet Protocol), ako sú Skype a WhatsApp, využívajú UDP na hlasovú komunikáciu v reálnom čase. Oneskorenie v hlasovej komunikácii môže byť badateľné, ak sa pakety oneskorujú z dôvodu kontroly preťaženia, preto sa na zabezpečenie rýchleho a efektívneho prenosu dát používa protokol UDP.
• DNS (Domain Name System) tiež používa UDP pre svoje správy s dopytom/odpoveďou. DNS dotazy sú zvyčajne malé a vyžadujú si rýchlu odozvu, vďaka čomu je protokol UDP pre túto aplikáciu vhodný.
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) používa UDP na dynamické prideľovanie IP adries zariadeniam v sieti. Správy DHCP sú zvyčajne malé a oneskorenie spôsobené stratou paketov alebo opakovaným prenosom nie je pre túto aplikáciu vo všeobecnosti kritické.
• Nasledujúce implementácie používajú UDP ako protokol transportnej vrstvy:
  • NTP (Network Time Protocol)
  • DNS (služba názvov domén)
  • BOOTP, DHCP.
  • NNP (Network News Protocol)
  • Protokol citácie dňa
  • TFTP, RTSP, RIP.
• Aplikačná vrstva môže vykonávať niektoré úlohy prostredníctvom UDP-
  • Trasovať trasu
  • Zaznamenať trasu
  • Časová značka
• UDP vezme datagram zo sieťovej vrstvy, pripojí jeho hlavičku a odošle ho používateľovi. Takže to funguje rýchlo.
• Ak odstránite pole kontrolného súčtu, UDP je v skutočnosti nulový protokol.
  1. Znížte požiadavky na počítačové zdroje.
  2. Keď na prenos používate Multicast alebo Broadcast.
  3. Prenos paketov v reálnom čase, hlavne v multimediálnych aplikáciách.

Výhody UDP

• rýchlosť: UDP je rýchlejší ako TCP, pretože nemá réžiu na vytvorenie spojenia a zabezpečenie spoľahlivého doručovania údajov.
• Nižšia latencia: Keďže nedochádza k nadviazaniu spojenia, je tu nižšia latencia a rýchlejšia doba odozvy.
• jednoduchosť: UDP má jednoduchší návrh protokolu ako TCP, čo uľahčuje jeho implementáciu a správu.
• Podpora vysielania: UDP podporuje vysielanie pre viacerých príjemcov, vďaka čomu je užitočný pre aplikácie, ako je streamovanie videa a online hranie.
• Veľkosť menšieho balenia: UDP používa menšie veľkosti paketov ako TCP, čo môže znížiť preťaženie siete a zlepšiť celkový výkon siete.
• User Datagram Protocol (UDP) je efektívnejší z hľadiska latencie aj šírky pásma.

Nevýhody UDP

• Žiadna spoľahlivosť: UDP nezaručuje doručenie paketov alebo poradie doručenia, čo môže viesť k chýbajúcim alebo duplicitným údajom.
• Žiadna kontrola preťaženia: UDP nemá kontrolu preťaženia, čo znamená, že môže odosielať pakety rýchlosťou, ktorá môže spôsobiť preťaženie siete.
• Žiadna kontrola prietoku: UDP nemá riadenie toku, čo znamená, že môže zahltiť prijímač paketmi, ktoré nedokáže spracovať.
• Zraniteľné voči útokom: UDP je zraniteľný voči útokom odmietnutia služby, pri ktorých môže útočník zaplaviť sieť paketmi UDP, zahltiť sieť a spôsobiť jej zlyhanie.
• Obmedzené prípady použitia: UDP nie je vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú spoľahlivé doručovanie údajov, ako sú e-maily alebo prenosy súborov, a je vhodnejšie pre aplikácie, ktoré môžu tolerovať určitú stratu údajov, ako je streamovanie videa alebo online hranie.

Pseudohlavička UDP

• Účelom použitia pseudohlavičky je overiť, či paket UDP dosiahol svoj správny cieľ
• Správne miesto určenia pozostáva zo špecifického stroja a špecifického čísla portu protokolu v tomto stroji

UDP pseudo hlavička

Podrobnosti Pseudo hlavičky UDP

• Samotná hlavička UDP špecifikuje iba číslo portu protokolu. Na overenie cieľového UDP na odosielajúcom stroji sa teda vypočíta kontrolný súčet, ktorý pokrýva cieľovú IP adresu, ako aj paket UDP.
• V konečnom mieste určenia softvér UDP overí kontrolný súčet pomocou cieľovej adresy IP získanej z hlavičky paketu IP, ktorý preniesol správu UDP.
• Ak kontrolný súčet súhlasí, potom musí platiť, že paket dosiahol zamýšľaného cieľového hostiteľa, ako aj správny port protokolu v rámci tohto hostiteľa.

Používateľské rozhranie

Používateľské rozhranie by malo umožňovať vytváranie nových prijímacích portov, prijímacie operácie na prijímacích portoch, ktoré vracajú dátové oktety a označenie zdrojového portu a zdrojovej adresy, a operáciu, ktorá umožňuje odoslanie datagramu s uvedením údajov, zdroja a cieľové porty a adresy, ktoré sa majú odoslať.

IP rozhranie

• UDP modul musí byť schopný určiť zdrojovú a cieľovú internetovú adresu a pole protokolu z internetovej hlavičky
• Jedno možné rozhranie UDP/IP by vrátilo celý internetový datagram vrátane celej internetovej hlavičky ako odpoveď na operáciu príjmu
• Takéto rozhranie by tiež umožnilo UDP odovzdať úplný internetový datagram s hlavičkou IP na odoslanie. IP by overila konzistenciu určitých polí a vypočítala kontrolný súčet internetovej hlavičky.
• Rozhranie IP umožňuje modulu UDP interakciu so sieťovou vrstvou zásobníka protokolov, ktorá je zodpovedná za smerovanie a doručovanie údajov v sieti.
• Rozhranie IP poskytuje modul UDP mechanizmus na komunikáciu s inými hostiteľmi v sieti poskytovaním prístupu k základnému protokolu IP.
• Rozhranie IP môže modul UDP použiť na odosielanie a prijímanie dátových paketov cez sieť pomocou mechanizmov smerovania a adresovania IP.
• Rozhranie IP poskytuje úroveň abstrakcie, ktorá umožňuje modulu UDP interagovať so sieťovou vrstvou bez toho, aby sa musel priamo zaoberať zložitosťou smerovania a adresovania IP.
• Rozhranie IP tiež rieši fragmentáciu a opätovné zostavenie paketov IP, čo je dôležité pre veľké dátové prenosy, ktoré môžu prekročiť maximálnu veľkosť paketov povolenú sieťou.
• IP rozhranie môže tiež poskytovať dodatočné služby, ako je podpora parametrov kvality služieb (QoS) a bezpečnostných mechanizmov, ako je IPsec.
• IP rozhranie je kritickým komponentom Internet Protocol Suite, pretože umožňuje komunikáciu medzi hostiteľmi na internete a umožňuje bezproblémový prenos dátových paketov cez sieť.

GATE Otázky pre prax

1. GATE CS 2013, otázka 12
2. GATE CS 2012, otázka 65
3. GATE CS 2007, otázka 20
4. GATE CS 2005, otázka 23
5. GATE IT 2008, otázka 66
6. GATE Mock 2015, otázka 5

Často kladené otázky o UDP – často kladené otázky

1. Vymenujte protokoly, ktoré používajú UDP?

Protokoly, ktoré používajú model UDP, sú:

• Domain Name System (DNS)
• Simple Network Management Protocol (SMTP)
• Routing Information Protocol (RIP)

2. Čo je rýchlejšie: TCP alebo UDP?

UDP je rýchlejší ako TCP.