Тема 6.5. Протокол данограм користувача (udp)

План лекції

1. Ідентифікація кінцевих призначень

2. Резервовані та наявні UDP-порти

3. UDP-данограма

4. UDP-заголовок

5. Контрольна сума UDP-данограми

1. Ідентифікація кінцевих призначень

Мультипрограмні операційні системи допускають одночасне виконання багатьох програм застосувань (арplication programs), які прийнято називати процесами, задачами, застосуваннями і процесами рівня користувача. Процес є кінцевим призначенням для повідомлення. Однак таке означення незручне для практичного застосування, тому корисно уявити, що кожна машина має множину абтрактно трактованих точок призначення, які називають протокольними портами (protocol ports). Кожен протокольний порт ідентифікується цілим додатнім числом. Локальна операційна система забезпечує механізм інтерфейсу, так що процеси використовують визначені їм порти і доступ до них. Більшість операційних систем використовують синхронний доступ до порта. Для забезпечення цього порти буферизуються, так що дані, які поступають тоді, коли процес неактивний, не втрачаються.

Для зв’язку з чужим портом передавач повинен знати як IP-адресу машини призначення, так і номер протокольного порта в машині. Будь-яке повідомлення повинне передавати номер порта призначення і номер порта джерела. Концептуально все мультиплексування і демультиплексування між UDP-програмним забезпеченням і програмами застосувань осягається через механізм протокольних портів із посередництвом операційної системи.

Р исунок 6.14. Демультиплексування в протоколі UDP

На рисунку 6.14 показано приклад демультиплексування одного шару понад IP. UDP використовує номер порта призначення при виборі відповідного порта призначення для прийнятої датаграми.

2. Резервовані та наявні udp-порти

В транспортних протоколах TCP і UDP існують так звані добре відомі порти (well-known ports), які є адресами часто вживаних застосувань.

№ порта	Ключове слово	Ключове слово UNIX	Опис
0	-	-	Зарезервоване
1	TCPMUX		Мультиплексер обслуги портів TCP
2-4			Вільні
5	RJE		Зголошення дистанційної роботи
7	ECHO	echo	Ехо
9	DISCARD	discard	Відмова
11	USERS	systat	Активні користувачі
13	DAYTIME	daytime	Час дня
15	-	netstat	Вільний
17	QUOTE	qotd	Вислів дня
19	CHARGEN	chargen	Генератор знаків
20	FTP-DATA		Передача файлів (дані)
21	FTP		Передача файлів (управління)
23	TELNET		Telnet
25	SMTP		Поштовий протокол
27	NSF-FE		Список корисувачів NSF
29	MSG-ICP		MSG-ICP
31	MSG-AUTH		Підтвердження MSG
33	DSP		Протокол обслуги дісплея
35			“Приватний” сервер друку
37	TIME	time	Час
39	RLP		Протокол локалізації ресурсів
41	GRAPHICS		Графіка
42	NAMESERVER	name	Сервер назв вузлів
43	NICNAME	whois	Ідентифікуюча програма
53	DOMAIN	nameserver	Сервер доменних імен
67	BOOTPS	bootps	Сервер протоколу ініціації
68	BOOTPC	bootpc	Клієнт протоколу ініціації
69	TFTP	tftp	Простий протокол передачі файлів
79	FINGER		Стрілка
101	HOSTNAME		Сервер імен вузлів NIC
102	ISO-TSAP		ISO-TSAP
103	X400		X.400
104	X400SND		X.400 SND
105	CSNET-NS		Сервер поштових імен CSNET
109	POP2		Поштовий протокол POP, версія 2
110	POP3		Поштовий протокол POP, версія 3
111	SUNRPC	sunrpc	Карта портів SUN RPC
123	NTP	ntp
137	NETBIOS-NS		Обслуга імен NETBIOS
138	NETBIOS-DGM		Обслуга датаграм NETBIOS
139	NETBIOS-SSN		Обслуга сесії NETBIOS
146	ISO-TP0		ISO TP0
147	ISO-IP		ISO IP
150	SQL-NET		SQL-NET
153	SGMP		SGMP
156	SQLSRV		Обслуга SQL
160	SGMP-TRAPS		SGMP TRAPS
161	SNMP	snmp	SNMP
162	SNMPTRAP	snmp-trap	SNMPTRAP
163	CMIP-MANAGE		Менеджер CMIP/TCP
164	CMIP-AGENT		Агент CMIP/TCP
165	XNS-COURIER		Xerox
179	BGP		Шлюзовий протокол
512	-	biff
513	-	who
514	-	syslog
525	-	timed

3. UDP-данограма

В комплекті протоколів TCP/IP протокол датаграм користувача (User Datagram Protocol - UDP) здійснює первинний механізм, який використовує прикладна програма для передавання данограми до іншої прикладної програми. UDP є першим прикладом транспортного протоколу і розташований над шаром IP. UDP здійснює ненадійний безз’єднальний сервіс доручення, використовуючи данограми IP для транспорту повідомлень між машинами, однак додає здатність до розпізнавання серед різних призначень в даному вузлі. Будь-яке UDP-повідомлення називають UDP-данограмою. Кожна спроба прикладного процесу передати через мережу інформацію викликає утворення тільки однієї UDP-данограми, що інкапсулюється в одну IP-данограму (рис. 6.15).

Р исунок 6.15. Інкапсуляція UDP-данограми

IP-шар відповідальний лише за передавання даних між парою вузлів internet, тоді як UDP-шар відповідальний лише за розрізнення серед багатьох джерел або призначень в одному вузлі. Це повністю відмінне від потоко-орієнтованих протоколів, таких, наприклад, як TCP, де порція даних, передана прикладною програмою, має мале відношення до того, що буде передано в одній IP-данограмі. UDP не забезпечує високої надійності доставки інформації, UDP-рівень просто передає дані від прикладної програми до IP-рівня, але не дає жодної гарантії , що ця інформація досягне призначення.

Прикладна програма також повинна звертати увагу на розмір результуючої IP-данограми, бо якщо від буде більшим від MTU, то відбудеться фрагментація. Це стосується не тільки MTU інтерфейса комп’ютера джерела, а і MTU інтерфейсів всіх проміжних маршрутизаторів, якщо такі є.

Концептуально UDP-данограма складається з двох частин: UDP-заголовка і області даних.

На рисунку 6.16 наведено формат UDP-данограми

Р исунок 6.16. Формат UDP-данограми

4. UDP-заголовок

Джерельний порт і порт призначення містять 16-бітові UDP номери протокольних портів, які ідентифікують процес прикладної програми, що надіслала UDP-данограму, і процес прикладної програми, для якої призначена UDP-данограма; використовуються для демультиплексування датаграм. Джерельний порт вказується опційно; якщо він використовується, то визначає порт, до якого висилаються відповіді, якщо ні, то містить нуль.

Поле Довжина містить кількість октетів (байтів) і UDP-датаграмі включно із UDP-заголовком (8 байтів) і даними користувача; мінімальне значення рівне 8.

Р исунок 6.17. Данограма UDP, інкапсульована в данограмі IP

Поле Контрольна сума UDP також опційне; контрольна сума охоплює всю UDP-данограму (заголовок і дані), значення нуль вказує, що контрольна сума не обчислюється.