基于FPGA的UDP硬件發(fā)送模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送過程及協(xié)議介紹

　　UDP數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程

　　發(fā)送、接收UDP包的過程如圖1所示。　　

 

　　其中，UDP協(xié)議在OSI模型中的第四層，即傳輸層;而IP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層的下一層。

　　要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，到達(dá)數(shù)據(jù)鏈路層，經(jīng)過以太網(wǎng)MAC發(fā)送出去。所以還需加上MAC幀頭，以符合以太網(wǎng)幀格式。整幀結(jié)構(gòu)如表1。　　

 

　　UDP協(xié)議特點(diǎn)

　　UDP協(xié)議特點(diǎn)如下。

　　⒈UDP是一個(gè)無連接協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，當(dāng)它想傳送時(shí)就簡單地去抓取來自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。在發(fā)送端，UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計(jì)算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制;在接收端，UDP把每個(gè)消息段放在隊(duì)列中，應(yīng)用程序每次從隊(duì)列中讀一個(gè)消息段。

　　⒉由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接，因此也就不需要維護(hù)連接狀態(tài)，包括收發(fā)狀態(tài)等，因此一臺(tái)主機(jī)可同時(shí)向多個(gè)客戶機(jī)傳輸相同的消息。UDP有不提供數(shù)據(jù)報(bào)分組、組裝和不能對數(shù)據(jù)包排序的缺點(diǎn)，也就是說，當(dāng)報(bào)文發(fā)送之后，是無法得知其是否安全完整到達(dá)的。

　　⒊UDP信息包的標(biāo)題很短，只有8個(gè)字節(jié)，相對于TCP的20個(gè)字節(jié)信息包的額外開銷很小。

　　⒋吞吐量不受擁擠控制算法的調(diào)節(jié)，只受應(yīng)用軟件生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、源端和終端主機(jī)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(jī)不需要維持復(fù)雜的鏈接狀態(tài)表。

　　⒍UDP是面向報(bào)文的。發(fā)送方的UDP對應(yīng)用程序交下來的報(bào)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(bào)文的邊界，因此，應(yīng)用程序需要選擇合適的報(bào)文大小。

　　由于UDP是不可靠的，若在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量令人不十分滿意的環(huán)境下，UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包丟失會(huì)比較嚴(yán)重。但是，由于UDP的特性：它不屬于連接型協(xié)議，因而具有資源消耗小，處理速度快的優(yōu)點(diǎn)，所以通常音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)在傳送時(shí)使用UDP較多，因?yàn)樗鼈兗词古紶杹G失一兩個(gè)數(shù)據(jù)包，也不會(huì)對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。