07-08-2024, 10:14
Wenn es um die maximale Größe eines UDP-Datagramms geht, gibt es ein paar Dinge, die wir gemeinsam berücksichtigen müssen, insbesondere wenn Sie verstehen möchten, wie alles in das größere Bild der Netzwerktechnologie passt. Sie könnten UDP oder das User Datagram Protocol als diese leichte, schnelle Alternative zu TCP betrachten. Es ist beliebt, weil es keine Verbindung herstellen muss, bevor Daten gesendet werden, und sich nicht darum kümmert, zu überprüfen, ob die Daten korrekt empfangen wurden. Aber diese Einfachheit hat ihren Preis, insbesondere wenn es um Größenbeschränkungen geht.
Lassen Sie uns das ein wenig aufschlüsseln. Die maximale Größe eines UDP-Datagramms wird durch eine Kombination von Faktoren bestimmt, hauptsächlich durch das Protokoll selbst und die darunter liegenden Netzwerkebenen. Zunächst einmal benötigt der UDP-Header 8 Bytes. Das ist im Vergleich zu TCP, das eine minimale Headergröße von 20 Bytes hat, ziemlich minimal. Der geringere Overhead bei UDP ist eines der Dinge, die es für bestimmte Arten von Anwendungen, wie Live-Video-Streaming oder Online-Gaming, attraktiv machen. Sie wissen schon, wo Geschwindigkeit wichtiger ist als Zuverlässigkeit.
Die volle Datagrammgröße kann bis zu 65.535 Bytes betragen. Diese Zahl umfasst sowohl die Nutzdaten als auch die Header. Wenn UDP also 8 Bytes für den Header benötigt, bleiben Ihnen 65.527 Bytes für die tatsächlichen Daten oder die Nutzlast. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass dieses Limit eine Folge davon ist, wie die IP-Schicht funktioniert, insbesondere durch die Verwendung eines 16-Bit-Felds im IP-Header zur Angabe der Datagrammlänge.
Das führt mich zu einem weiteren Punkt: Die Art und Weise, wie wir dieses Größenlimit nutzen, kann je nach der Anwendung, die wir entwickeln, stark variieren. Bei einigen Anwendungen, wie dem Senden von Echtzeit-Audio oder -Video, könnten Sie nicht einmal annähernd an diese maximale Größe kommen, da Sie Ihre Pakete klein halten möchten, um eine zeitgerechte Lieferung zu gewährleisten. Sie haben vielleicht von "Paketfragmentierung" gehört, die auftritt, wenn ein Paket in kleinere Stücke aufgeteilt wird, um in die maximale Übertragungseinheit (MTU) des Netzwerks zu passen. Wenn das passiert, verlieren Sie etwas an Effizienz, da das empfangende Ende diese Pakete wieder zusammensetzen muss.
Wenn Sie die MTU betrachten, beträgt die gängigste Größe für Ethernet beispielsweise 1500 Bytes. Das bedeutet, dass Sie, obwohl das theoretische Limit höher ist, oft Ihre UDP-Pakete unter Berücksichtigung dieses niedrigeren Limits entwerfen müssen. Wenn Sie ein UDP-Datagramm senden, das größer als die MTU ist, wird es fragmentiert, was die Sache komplizieren kann. Das fügt Latenz und potenzielle Probleme hinzu, denn wenn irgendwelche fragmentierten Pakete verloren gehen, wird das gesamte Datagramm verworfen, und das kann wirklich ärgerlich sein, wenn Sie die inhärente „Fire-and-Forget“-Natur von UDP verwenden.
Sie müssen auch darüber nachdenken, was auf der IP-Schicht los ist. Mit IPv4 arbeiten Sie mit demselben Limit von 65.535 Bytes für das gesamte Paket. Aber denken Sie daran, dass auch IPv6 eine Rolle spielt. Während Sie immer noch eine minimale Größe für das Datagramm erhalten, bleibt der Overhead für UDP gleich. Sie haben am Ende 8 Bytes für den UDP-Header, plus Ihren IPv6-Header, der größer ist als der von IPv4. Dennoch bleibt die maximale Größe für ein UDP-Datagramm technisch bei 65.535 Bytes unverändert.
In der Praxis entscheiden sich viele Entwickler aus verschiedenen Gründen dafür, deutlich unter diesem Limit zu bleiben. Beispielsweise neigen wir, wenn wir Streaming-Medien oder VoIP betrachten, dazu, eine maximale Nutzlastgröße im Bereich von 1200 bis 1400 Bytes einzuhalten. Das verhindert, dass Pakete Probleme mit der Fragmentierung haben, und hilft, die Datenintegrität zu schützen, während die Pakete über Netzwerke reisen.
Ein weiterer Aspekt, den wir berücksichtigen sollten, ist die Art und Weise, wie Anwendungen UDP-Pakete handhaben. Sie könnten eine einfache Chat-Anwendung oder ein Mehrspieler-Spiel entwickeln. Für den Chat mag es völlig in Ordnung sein, eine einzelne Nachricht mit einer kleinen Nutzlast zu senden. Wenn Sie jedoch ein Spiel programmiert haben, das regelmäßige Updates über die Positionen und Status der Spieler sendet, müssen Sie möglicherweise die Daten, die Sie senden, priorisieren. Sie möchten das Netzwerk nicht mit riesigen Paketen überlasten; es ist besser, kleine, häufige Sendungen zu verwalten, damit die Spieler Echtzeit-Updates ohne spürbare Verzögerungen erhalten.
Zuverlässigkeit ist ein weiterer kritischer Aspekt, wenn Sie mit UDP arbeiten. Da jedes Datagramm unabhängig ist, können Sie sich nicht darauf verlassen, dass UDP es erneut sendet, wenn eines fehlt. Denken Sie daran, wie ein Sportspiel: Wenn Sie den Ball nicht im richtigen Moment bekommen, könnten Sie den Punktestand verpassen. Wenn die Anwendungsschicht einen gewissen Datenverlust tolerieren kann, sind Sie wahrscheinlich mit der Verwendung von UDP einverstanden. Wenn Sie jedoch die Zustellung von Nachrichten sicherstellen müssen, könnten andere Protokolle wie TCP die bessere Wahl sein.
Gute Programmierpraktiken können Ihnen auch helfen, Probleme mit größeren UDP-Paketen zu vermeiden. Zum Beispiel kann die Verwendung von Prüfziffern oder einer Form der Fehlererkennung Ihrer Anwendung helfen zu wissen, ob sie ein beschädigtes Paket empfangen hat. Es ist mehr Arbeit für Ihre App, aber wenn Ihnen die Datenintegrität wichtig ist, lohnt sich der Aufwand.
Ich erinnere mich an ein Projekt, bei dem wir eine Streaming-App entwickelt haben und gelegentlich auf Probleme mit Paketverlust und Latenz gestoßen sind. Nach ein wenig Brainstorming und Feinabstimmung haben wir schließlich mit Paketierungsstrategien wie Forward Error Correction (FEC) experimentiert, um mit Verlusten umzugehen. Wir haben die Anwendung so gestaltet, dass sie mit jedem Paket ein wenig zusätzliche Daten sendet, sodass wir auch bei Verlust von ein paar Paketen die verlorenen Informationen wiederherstellen konnten. Dies ist eine Lebenslektion für uns beide: Nur weil UDP keine Fehler behandelt, bedeutet das nicht, dass wir dies nicht tun sollten!
Hier kommt also alles zusammen. Die maximale UDP-Datagrammgröße beträgt theoretisch 65.535 Bytes, aber in den alltäglichen Anwendungen arbeiten wir normalerweise mit viel kleineren Größen, um Effizienz und Geschwindigkeit zu gewährleisten. Es geht darum, die Bedürfnisse Ihrer Anwendung und wie sie mit dem zugrunde liegenden Netzwerk interagiert, zu kennen. Achten Sie darauf, wie Sie Ihre Nutzlastgrößen verwalten, seien Sie sich der potenziellen Paketfragmentierung bewusst, beachten Sie die Netzwerktechniken und denken Sie an die Umgebungen, in denen UDP glänzt.
Letztendlich sollten Sie, wenn Sie UDP für Ihre Projekte auswählen, die maximale Paketgröße im Hinterkopf behalten, aber auch darauf achten, Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Anforderungen der Anwendung auszubalancieren. Das Verständnis dieser Prinzipien ermöglicht es Ihnen, bessere, effizientere Netzwerklösungen zu entwerfen, und gibt Ihnen die Freiheit, UDP in den richtigen Szenarien zu nutzen. Diese Art von Denkweise wird Ihnen in Ihrer IT-Karriere zugutekommen, und ich freue mich, dass wir darüber sprechen konnten!
Lassen Sie uns das ein wenig aufschlüsseln. Die maximale Größe eines UDP-Datagramms wird durch eine Kombination von Faktoren bestimmt, hauptsächlich durch das Protokoll selbst und die darunter liegenden Netzwerkebenen. Zunächst einmal benötigt der UDP-Header 8 Bytes. Das ist im Vergleich zu TCP, das eine minimale Headergröße von 20 Bytes hat, ziemlich minimal. Der geringere Overhead bei UDP ist eines der Dinge, die es für bestimmte Arten von Anwendungen, wie Live-Video-Streaming oder Online-Gaming, attraktiv machen. Sie wissen schon, wo Geschwindigkeit wichtiger ist als Zuverlässigkeit.
Die volle Datagrammgröße kann bis zu 65.535 Bytes betragen. Diese Zahl umfasst sowohl die Nutzdaten als auch die Header. Wenn UDP also 8 Bytes für den Header benötigt, bleiben Ihnen 65.527 Bytes für die tatsächlichen Daten oder die Nutzlast. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass dieses Limit eine Folge davon ist, wie die IP-Schicht funktioniert, insbesondere durch die Verwendung eines 16-Bit-Felds im IP-Header zur Angabe der Datagrammlänge.
Das führt mich zu einem weiteren Punkt: Die Art und Weise, wie wir dieses Größenlimit nutzen, kann je nach der Anwendung, die wir entwickeln, stark variieren. Bei einigen Anwendungen, wie dem Senden von Echtzeit-Audio oder -Video, könnten Sie nicht einmal annähernd an diese maximale Größe kommen, da Sie Ihre Pakete klein halten möchten, um eine zeitgerechte Lieferung zu gewährleisten. Sie haben vielleicht von "Paketfragmentierung" gehört, die auftritt, wenn ein Paket in kleinere Stücke aufgeteilt wird, um in die maximale Übertragungseinheit (MTU) des Netzwerks zu passen. Wenn das passiert, verlieren Sie etwas an Effizienz, da das empfangende Ende diese Pakete wieder zusammensetzen muss.
Wenn Sie die MTU betrachten, beträgt die gängigste Größe für Ethernet beispielsweise 1500 Bytes. Das bedeutet, dass Sie, obwohl das theoretische Limit höher ist, oft Ihre UDP-Pakete unter Berücksichtigung dieses niedrigeren Limits entwerfen müssen. Wenn Sie ein UDP-Datagramm senden, das größer als die MTU ist, wird es fragmentiert, was die Sache komplizieren kann. Das fügt Latenz und potenzielle Probleme hinzu, denn wenn irgendwelche fragmentierten Pakete verloren gehen, wird das gesamte Datagramm verworfen, und das kann wirklich ärgerlich sein, wenn Sie die inhärente „Fire-and-Forget“-Natur von UDP verwenden.
Sie müssen auch darüber nachdenken, was auf der IP-Schicht los ist. Mit IPv4 arbeiten Sie mit demselben Limit von 65.535 Bytes für das gesamte Paket. Aber denken Sie daran, dass auch IPv6 eine Rolle spielt. Während Sie immer noch eine minimale Größe für das Datagramm erhalten, bleibt der Overhead für UDP gleich. Sie haben am Ende 8 Bytes für den UDP-Header, plus Ihren IPv6-Header, der größer ist als der von IPv4. Dennoch bleibt die maximale Größe für ein UDP-Datagramm technisch bei 65.535 Bytes unverändert.
In der Praxis entscheiden sich viele Entwickler aus verschiedenen Gründen dafür, deutlich unter diesem Limit zu bleiben. Beispielsweise neigen wir, wenn wir Streaming-Medien oder VoIP betrachten, dazu, eine maximale Nutzlastgröße im Bereich von 1200 bis 1400 Bytes einzuhalten. Das verhindert, dass Pakete Probleme mit der Fragmentierung haben, und hilft, die Datenintegrität zu schützen, während die Pakete über Netzwerke reisen.
Ein weiterer Aspekt, den wir berücksichtigen sollten, ist die Art und Weise, wie Anwendungen UDP-Pakete handhaben. Sie könnten eine einfache Chat-Anwendung oder ein Mehrspieler-Spiel entwickeln. Für den Chat mag es völlig in Ordnung sein, eine einzelne Nachricht mit einer kleinen Nutzlast zu senden. Wenn Sie jedoch ein Spiel programmiert haben, das regelmäßige Updates über die Positionen und Status der Spieler sendet, müssen Sie möglicherweise die Daten, die Sie senden, priorisieren. Sie möchten das Netzwerk nicht mit riesigen Paketen überlasten; es ist besser, kleine, häufige Sendungen zu verwalten, damit die Spieler Echtzeit-Updates ohne spürbare Verzögerungen erhalten.
Zuverlässigkeit ist ein weiterer kritischer Aspekt, wenn Sie mit UDP arbeiten. Da jedes Datagramm unabhängig ist, können Sie sich nicht darauf verlassen, dass UDP es erneut sendet, wenn eines fehlt. Denken Sie daran, wie ein Sportspiel: Wenn Sie den Ball nicht im richtigen Moment bekommen, könnten Sie den Punktestand verpassen. Wenn die Anwendungsschicht einen gewissen Datenverlust tolerieren kann, sind Sie wahrscheinlich mit der Verwendung von UDP einverstanden. Wenn Sie jedoch die Zustellung von Nachrichten sicherstellen müssen, könnten andere Protokolle wie TCP die bessere Wahl sein.
Gute Programmierpraktiken können Ihnen auch helfen, Probleme mit größeren UDP-Paketen zu vermeiden. Zum Beispiel kann die Verwendung von Prüfziffern oder einer Form der Fehlererkennung Ihrer Anwendung helfen zu wissen, ob sie ein beschädigtes Paket empfangen hat. Es ist mehr Arbeit für Ihre App, aber wenn Ihnen die Datenintegrität wichtig ist, lohnt sich der Aufwand.
Ich erinnere mich an ein Projekt, bei dem wir eine Streaming-App entwickelt haben und gelegentlich auf Probleme mit Paketverlust und Latenz gestoßen sind. Nach ein wenig Brainstorming und Feinabstimmung haben wir schließlich mit Paketierungsstrategien wie Forward Error Correction (FEC) experimentiert, um mit Verlusten umzugehen. Wir haben die Anwendung so gestaltet, dass sie mit jedem Paket ein wenig zusätzliche Daten sendet, sodass wir auch bei Verlust von ein paar Paketen die verlorenen Informationen wiederherstellen konnten. Dies ist eine Lebenslektion für uns beide: Nur weil UDP keine Fehler behandelt, bedeutet das nicht, dass wir dies nicht tun sollten!
Hier kommt also alles zusammen. Die maximale UDP-Datagrammgröße beträgt theoretisch 65.535 Bytes, aber in den alltäglichen Anwendungen arbeiten wir normalerweise mit viel kleineren Größen, um Effizienz und Geschwindigkeit zu gewährleisten. Es geht darum, die Bedürfnisse Ihrer Anwendung und wie sie mit dem zugrunde liegenden Netzwerk interagiert, zu kennen. Achten Sie darauf, wie Sie Ihre Nutzlastgrößen verwalten, seien Sie sich der potenziellen Paketfragmentierung bewusst, beachten Sie die Netzwerktechniken und denken Sie an die Umgebungen, in denen UDP glänzt.
Letztendlich sollten Sie, wenn Sie UDP für Ihre Projekte auswählen, die maximale Paketgröße im Hinterkopf behalten, aber auch darauf achten, Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Anforderungen der Anwendung auszubalancieren. Das Verständnis dieser Prinzipien ermöglicht es Ihnen, bessere, effizientere Netzwerklösungen zu entwerfen, und gibt Ihnen die Freiheit, UDP in den richtigen Szenarien zu nutzen. Diese Art von Denkweise wird Ihnen in Ihrer IT-Karriere zugutekommen, und ich freue mich, dass wir darüber sprechen konnten!
