Deep Dive into UDP

思考以下问题

DNS (53) 使用哪种传输层协议 (TCP / UDP)?
是否可以将传输层协议不同而端口号相同的端口分配给两个不同的应用?
调整 MTU 值后网络会如何变化?
WebRTC 在两点之间通讯时使用哪种传输层协议 (TCP / UDP)?

网络模型

Network Model

OSI 模型

Open Systems Interconnection

7. 应用层
6. 表现层
5. 会话层
4. 传输层
3. 网络层
2. 数据链接层
1. 物理层

TCP/IP 模型

Internet Protocol Suite

应用层
传输层
网络层
链接层

如何理解分层

传输层

Transport Layer

端口

不同协议的端口位于不同的命名空间下

IANA Ports

动态端口

UDP 格式 (IPv4)

UDP 数据由 Header (协议头) 和 Data (数据) 组成
UDP IPv4 协议头由四个 16bit (2bytes) 的部分组成
- Source Port (src-port, 发起方端口)
- Destination Port (dest-port, 接受方端口)
- Length (len, 消息长度, 单位 bytes)
- Checksum (校验位)

示例

[ c822 1f90 0064 0000 ... ]
[ c822 1f90 0064 0000 ... ]

[ 51234 8080 100 0 ... ]
[ 51234 8080 100 0 ... ]

DNS (53)

通常使用 UDP 协议
个别特殊情况使用 TCP 协议
- 响应内容大小超过 512bytes
- DNS 区域转移 (跨区转送) DNS Zone Transfer (AXFR)

思考

为什么是 512bytes 而不是 65535bytes?

MTU 和 MSS

Maximum transmission unit and Maximum segment size

以常见的 1500 为例

MTU 与木桶原理

为什么需要 MTU

TCP

UDP

为什么需要 MSS

TCP with MSS

TCP without MSS

点对点

Peer to Peer

中继

Relay

点对点

Peer to Peer

注册端口

动态端口

NAT

Network Address Translation

WebRTC - RTCConfiguration.iceServers

const pc = new RTCPeerConnection({
  iceServers: [
    {
      urls: ["stun:******", "stun:******"],
    },
    {
      urls: "turn:******",
      username: "******",
      credential: "******",
    },
  ],
});
const pc = new RTCPeerConnection({
  iceServers: [
    {
      urls: ["stun:******", "stun:******"],
    },
    {
      urls: "turn:******",
      username: "******",
      credential: "******",
    },
  ],
});

STUN

Session Traversal Utilities for NAT

利用普通防火墙的记忆性
利用 UDP 协议的 IP 不敏感性

防火墙

Firewall

普通防火墙具备记忆性

→ sudo ufw status verbose
Status: active
Default: deny (incoming), deny (outgoing), disabled (routed)

To                         Action      From
--                         ------      ----
22                         ALLOW IN    Anywhere
80                         ALLOW OUT   Anywhere
→ sudo ufw status verbose
Status: active
Default: deny (incoming), deny (outgoing), disabled (routed)

To                         Action      From
--                         ------      ----
22                         ALLOW IN    Anywhere
80                         ALLOW OUT   Anywhere

STUN Server

IP 不敏感

同时处于 NAT 后的点对点

STUN 服务器与信令服务器

STUN Server and Signalling Server

思考

打洞有可能失败吗?

TURN

Traversal Using Relays around NAT