UDP 校验的具体内容是什么？

发布于 作者:

UDP（用户数据报协议）的校验机制用于检测 UDP 数据报在传输过程中是否发生错误（如比特翻转、数据丢失或篡改等）。其校验内容不仅包括 UDP 数据报本身的字段，还引入了伪首部（Pseudo Header） 来增强校验的准确性，确保数据报被正确交付到目标应用。

UDP 校验的具体内容

UDP 校验的对象是一个拼接后的字节流，包含以下三部分：

  1. 伪首部（Pseudo Header）
    伪首部并非 UDP 数据报的实际组成部分，仅用于校验时临时拼接，目的是确保 UDP 数据报能正确发送到目标主机的指定端口。其包含以下字段（共 12 字节）：
    • 源 IP 地址（4 字节）：发送端的 IP 地址
    • 目的 IP 地址（4 字节）：接收端的 IP 地址
    • 保留字段（1 字节）：固定为 0
    • 协议字段（1 字节）：表示承载的上层协议，UDP 固定为 17（0x11）
    • UDP 长度（2 字节）：UDP 数据报的总长度（首部 + 数据）
    作用：通过校验 IP 地址和协议类型，避免 UDP 数据报因 IP 层错误而被误交付。
  2. UDP 首部（Header）
    UDP 首部固定为 8 字节，包含以下字段：
    • 源端口（2 字节）：发送端的端口号
    • 目的端口（2 字节）：接收端的端口号
    • UDP 长度（2 字节）：UDP 数据报总长度（首部 + 数据，范围 8~65535 字节）
    • 校验和（2 字节）：用于存储计算出的校验值（若不校验，可设为 0）
  3. UDP 数据（Data）
    即 UDP 承载的应用层数据（如 DNS 查询、实时音视频数据等）。
    注意：若数据部分的字节数为奇数，会在末尾补一个字节的 0（仅用于校验，不实际传输），以保证校验时按 16 位分组计算。

校验过程

  1. 拼接数据：将伪首部、UDP 首部、UDP 数据（若长度为奇数则补 0）拼接成一个连续的字节流。
  2. 计算校验和：
    • 将拼接后的字节流按 16 位分组，计算所有分组的反码求和（即先对每组 16 位二进制数求和，再取反码）。
    • 发送端将计算结果存入 UDP 首部的 “校验和” 字段。
  3. 接收端校验：
    • 接收端按同样规则拼接伪首部、收到的 UDP 首部和数据（补 0 处理同上），重新计算校验和。
    • 若计算结果为全 1（0xFFFF），则表示数据未出错；否则，认为数据出错，会丢弃该 UDP 数据报（不返回错误通知）。

特点与注意事项

  • 可选性：虽然 UDP 协议允许校验和设为 0（表示不校验），但实际应用中几乎都会启用校验（尤其是 TCP/IP 协议栈默认强制校验）。
  • 局限性：校验和只能检测错误，无法纠正错误；且存在极小概率的漏检（如两个位同时出错且抵消），但足以满足 UDP 的轻量级需求。
  • 与 TCP 校验的区别：TCP 校验同样使用伪首部，但 TCP 的校验范围还包括 TCP 序号、确认号等更多首部字段，且校验是强制的。

通过包含伪首部，UDP 校验不仅能检测自身数据的完整性，还能间接验证 IP 层的路由和端口信息，是 UDP 协议中保障数据可靠性的重要机制。