基于FPGA的UDP硬件发送模块设计与实现

　　UDP数据包发送过程及协议介绍

　　UDP数据发送与接收过程

　　发送、接收UDP包的过程如图1所示。　　

 

　　其中，UDP协议在OSI模型中的第四层，即传输层;而IP协议在网络层，传输层的下一层。

　　要发送的数据经过传输层和网络层，到达数据链路层，经过以太网MAC发送出去。所以还需加上MAC帧头，以符合以太网帧格式。整帧结构如表1。　　

 

　　UDP协议特点

　　UDP协议特点如下。

　　⒈UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制;在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

　　⒉由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台主机可同时向多个客户机传输相同的消息。UDP有不提供数据报分组、组装和不能对数据包排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。

　　⒊UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

　　⒋吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

　　⒌UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表。

　　⒍UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加帧头(header)后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

　　由于UDP是不可靠的，若在网络质量令人不十分满意的环境下，UDP协议数据包丢失会比较严重。但是，由于UDP的特性：它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。