基于FPGA的UDP硬件發送模塊設計與實現

　　UDP數據包發送過程及協議介紹

　　UDP數據發送與接收過程

　　發送、接收UDP包的過程如圖1所示。　　

 

　　其中，UDP協議在OSI模型中的第四層，即傳輸層;而IP協議在網絡層，傳輸層的下一層。

　　要發送的數據經過傳輸層和網絡層，到達數據鏈路層，經過以太網MAC發送出去。所以還需加上MAC幀頭，以符合以太網幀格式。整幀結構如表1。　　

 

　　UDP協議特點

　　UDP協議特點如下。

　　⒈UDP是一個無連接協議，傳輸數據之前源端和終端不建立連接，當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程序的數據，并盡可能快地把它扔到網絡上。在發送端，UDP傳送數據的速度僅僅是受應用程序生成數據的速度、計算機的能力和傳輸帶寬的限制;在接收端，UDP把每個消息段放在隊列中，應用程序每次從隊列中讀一個消息段。

　　⒉由于傳輸數據不建立連接，因此也就不需要維護連接狀態，包括收發狀態等，因此一臺主機可同時向多個客戶機傳輸相同的消息。UDP有不提供數據報分組、組裝和不能對數據包排序的缺點，也就是說，當報文發送之后，是無法得知其是否安全完整到達的。

　　⒊UDP信息包的標題很短，只有8個字節，相對于TCP的20個字節信息包的額外開銷很小。

　　⒋吞吐量不受擁擠控制算法的調節，只受應用軟件生成數據的速率、傳輸帶寬、源端和終端主機性能的限制。

　　⒌UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機不需要維持復雜的鏈接狀態表。

　　⒍UDP是面向報文的。發送方的UDP對應用程序交下來的報文，在添加幀頭(header)后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報文的邊界，因此，應用程序需要選擇合適的報文大小。

　　由于UDP是不可靠的，若在網絡質量令人不十分滿意的環境下，UDP協議數據包丟失會比較嚴重。但是，由于UDP的特性：它不屬于連接型協議，因而具有資源消耗小，處理速度快的優點，所以通常音頻、視頻和普通數據在傳送時使用UDP較多，因為它們即使偶爾丟失一兩個數據包，也不會對接收結果產生太大影響。