User Datagram Protocol

User Datagram Protocol (בראשי תיבות: UDP) הוא פרוטוקול השייך לשכבת התעבורה של מודל ה-OSI ולשכבת התעבורה של מודל ה-TCP/IP המאפשר העברת נתונים לא אמינה (חבילות מידע).

UDP אינו מספק אמינות או שימור סדר כפי שקורה ב-TCP. חבילות מידע עשויות להגיע בסדר שונה מזה שבו הן נשלחו, להגיע מספר פעמים או ללכת לאיבוד ולא להגיע כלל.

חסכון המידע המבטיח את אמינות השליחה ועובדת היותו של הפרוטוקול "connectionless" (אינו מייסד קשר בדומה לפרוטוקול TCP), גורמים לפרוטוקול UDP לספק דיוור מהיר לחבילות הנשלחות דרכו. המהירות היחסית של הפרוטוקול הופכת אותו מתאים ביותר לאפליקציות שאינן דורשות אמינות מלאה של המידע (בין אם הן לא זקוקות לו או מממשות זאת בעצמן), לאפליקציות עבורן יש חשיבות גבוהה לזמן דיוור קצר (לדוגמה DNS) ולאפליקציות בהן שני הפרמטרים מתאימים (לדוגמה VoIP בה עיכוב מוריד מאיכות השיחה ולעומת זאת מידע שלא הגיע לא ישודר שוב או אפליקציות לשיחות וידאו כמו זום^[1] בהן העיכוב הוא קריטי ואובדן Frame בודד כמעט לא משפיע).

פורטים (Ports)

בדומה ל-TCP גם UDP משתמש בפורטים (ports), על-מנת להפריד בין התקשרויות בנושאים שונים.

ב-UDP מוקצות 16 סיביות עבור כל פורט. כלומר, ערך פורט יהיה בין 0 ל-65,535. למספר הפורט יש חשיבות, שכן מספרים שונים משמשים לשימושים שונים:

פורט 0 שמור והשימוש בו הוא במקרה שבו השולח אינו מצפה לקבל תשובה.
מספרי הפורטים 1 עד 1,023 שמורים לפורטים "ידועים" (Well-Known Ports).
מספרי הפורטים 1,024 עד 49,151 הם פורטים רשומים לפרוטוקולים מסוימים או חברות מסוימות.
מספרי הפורטים 49,152 עד 65,535 נועדו לשימוש זמני על ידי לקוחות בפניות אל השרת.

בניגוד לפרוטוקול TCP בו כל ייסוד קשר בין שני מחשבים "תופס" מספר פורט באופן בלעדי, בפרוטוקול UDP יכול מחשב להתקשר עם מספר מחשבים על אותו מספר פורט במקביל.

מבנה חבילת UDP

מאחר שפרוטוקול UDP אינו מבטיח הגעת הודעות בסדר מסוים, או הגעת הודעות כלל ולעומת זאת מספק זמן דיוור נמוך עד להגעה ליעד, מבנה החבילה רזה. התקורה של החבילה מכילה פתיח באורך 64 סיביות בלבד.

מבנה הפתיח

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32
פורט המקור																פורט היעד
אורך החבילה																Checksum

פורט המקור (16 סיביות) - שדה המכיל את מספר הפורט במחשב המקור. שדה אופציונלי, מאחר שפרוטוקול UDP לא מקיים בהכרח תקשורת דו כיוונית. במקרה ואינו בשימוש השדה יכיל אפסים.
פורט היעד (16 סיביות) - שדה המכיל את מספר הפורט במחשב היעד.
אורך החבילה (16 סיביות) - שדה המכיל את אורך פתיח הUDP והמידע ביחידות של בתים. יש להבדיל משדה "אורך החבילה" שבפתיח של חבילת IPv4 שמכיל את אורך החבילה כולה, בעוד ש"אורך החבילה" בפתיח הUDP לא מכיל את פתיח פקטת הIPv4, שגודלו נע בין 20 ל60 בתים.
סיכום ביקורת (16 סיביות) - checksum, מספר האימות של הפתיח והנתונים. שדה אופציונלי, שבמידה ולא ימומש יכיל רשומה מלאה ב-0 בינארי.

פונקציית ה-Checksum

אימות המידע מתבצע על ידי הצד השולח והצד המקבל, כאשר הצד השולח מאחסן את תוצאת החישוב בשדה המתאים והצד המקבל משווה את תוצאתו עם ערך השדה הקיים. אם התוצאה זהה החבילה או המקטע תקין ואפשר להשתמש בו. אם לא אז זורקים או מתעלמים מהחבילה או מהמקטע הפגום.

פונקציית ה-Checksum מבצעת את החישוב הבא: חילוק ההודעה לקטעים של 16 סיביות, סכימת כל הקטעים והוספת השארית. לאחר מכן התוצאה נשללת לפי ייצוג One's Complement - כל ביט 0 מוחלף ב-1 ולהפך.^[2]

כקלט לפונקציית ה-Checksum מוכנסים: חבילת הUDP (הפתיח עם שדה checksum מאופס ושדה המידע), כתובות המקור והיעד של IP, הפרוטוקול המוגדר בפתיח הIP (זהו שדה באורך 8 סיביות שמרחיבים ב8 סיביות של אפס משמאל), ושדה נוסף זהה לאורך חבילת הUDP. במידה והחבילה מכילה מספר של סיביות שאינו מתחלק ב-16, הקלט לפונקציה יהיה הרחבה של החבילה עם אפס בסופה.