بروتوكول حزم بيانات المستخدم (UDP) والنقل غير الموجه بالاتصال

بروتوكول حزم بيانات المستخدم (UDP) هو بروتوكول النقل الخفيف وغير الموجه بالاتصال للإنترنت، حيث يضيف القليل فقط إلى خدمة أفضل جهد لبروتوكول الإنترنت (IP)، مثل تعدد الإرسال للعمليات (process multiplexing) ومجموع اختباري اختياري، مما يتيح للتطبيقات الحصول على الحد الأدنى من النفقات العامة وزمن الانتقال على حساب ضمانات الموثوقية.

Definition

بروتوكول حزم بيانات المستخدم (UDP) هو بروتوكول طبقة نقل غير موجه بالاتصال يوفر تسليمًا موجهًا بالرسائل بأفضل جهد بين العمليات، ويضيف تعدد إرسال قائم على المنافذ ومجموعًا اختباريًا اختياريًا إلى طبقة الشبكة، ولكنه لا يقدم أي موثوقية أو ترتيب أو تحكم في التدفق أو تحكم في الازدحام.

Scope

يغطي هذا الموضوع النقل غير الموجه بالاتصال: تنسيق مقطع UDP، وتعدد إرساله وفك تعدد إرساله عبر أرقام المنافذ، ومجموعه الاختباري الاختياري، والأسباب التي تدفع التطبيق لاختياره بدلاً من TCP — عدم وجود تأخير في إعداد الاتصال، وعدم وجود تقييد للتحكم في الازدحام، وتحكم أدق في ما ومتى يتم الإرسال، ونفقات عامة صغيرة لكل حزمة. يستعرض هذا الموضوع التطبيقات النموذجية القائمة على UDP والمسؤوليات (مثل الموثوقية أو التحكم في المعدل) التي تنتقل إلى التطبيق. ويستثني آليات الموثوقية والازدحام الخاصة بـ TCP.

Core questions

• ما هي الخدمات الدنيا التي يضيفها UDP فوق IP؟
• كيف يقوم UDP بتعدد إرسال البيانات وفك تعدد إرسالها باستخدام أرقام المنافذ؟
• لماذا قد يفضل التطبيق UDP على TCP؟
• ما هي المسؤوليات، مثل الموثوقية والتحكم في المعدل، التي تنتقل إلى التطبيق مع UDP؟
• ما هي أنواع التطبيقات التي تستخدم UDP عادةً؟

Key concepts

• خدمة غير موجهة بالاتصال
• توجيه حزم البيانات (الرسائل)
• تنسيق مقطع UDP
• تعدد الإرسال/فك تعدد الإرسال القائم على المنافذ
• مجموع اختباري اختياري
• نفقات عامة وزمن انتقال منخفضان
• لا يوجد تحكم في الازدحام
• الموثوقية على مستوى التطبيق

Key theories

خدمة بسيطة غير موجهة بالاتصال

يعرض UDP خدمة حزم بيانات IP بأفضل جهد للتطبيقات دون تغيير تقريبًا، مضيفًا فقط تعدد الإرسال حسب المنفذ ومجموعًا اختباريًا اختياريًا، لذلك لا يوجد إعداد ولا حالة ولا استرداد تلقائي — مقايضة الضمانات بالبساطة وزمن الانتقال المنخفض.

النقل المتحكم فيه بواسطة التطبيق

من خلال تجنب التحكم في الازدحام والموثوقية في TCP، يمنح UDP التطبيق تحكمًا مباشرًا في التوقيت وما يجب إعادة إرساله، وهو ما يناسب البروتوكولات في الوقت الفعلي والبروتوكولات المخصصة، ولكنه يلزم التطبيق بالتعامل مع الفقدان وتجنب إغراق الشبكة نفسها.

Clinical relevance

يدعم UDP الخدمات التي يكون فيها زمن الانتقال المنخفض أو التحكم الدقيق أكثر أهمية من التسليم المضمون: عمليات البحث في نظام أسماء النطاقات (DNS)، والصوت والفيديو في الوقت الفعلي، والألعاب عبر الإنترنت، وإدارة الشبكة. تُبنى بروتوكولات نقل أحدث مثل QUIC على UDP تحديدًا لاكتساب التحكم في النقل مع تجاوز قيود TCP، مما يجعل النقل غير الموجه بالاتصال محوريًا في الشبكات الحديثة ذات زمن الانتقال المنخفض.

History

تم تحديد UDP في RFC 768 (1980) كبروتوكول نقل بسيط للتطبيقات التي لم تكن بحاجة إلى آليات TCP، عندما تم فصل TCP و IP إلى بروتوكولات مميزة. وقد ظل دون تغيير جوهري، وتزايد دوره مع انتشار التطبيقات الحساسة لزمن الانتقال ومع قيام المطورين ببناء ميزات نقل جديدة، بما في ذلك بروتوكول QUIC، فوقه.

Key figures

• Jon Postel
• James F. Kurose
• Keith W. Ross

Seminal works

• rfc768
• kurose2021

Frequently asked questions

إذا كان UDP غير موثوق به، فلماذا نستخدمه؟

بالنسبة للعديد من التطبيقات، يعد التسليم السريع أكثر أهمية من التسليم المثالي. يمكن للصوت والفيديو في الوقت الفعلي تحمل الفقدان العرضي ولكن ليس التأخير، ويستفيد DNS من استعلام سريع بتبادل واحد، وتنفذ بعض التطبيقات موثوقيتها الخاصة. يمنحهم عدم وجود إعداد وتقييد للازدحام في UDP زمن انتقال أقل وتحكمًا أكبر.

هل يقوم UDP بأي شيء يتجاوز IP؟

نعم، ولكن القليل. يضيف UDP أرقام المنافذ بحيث تصل البيانات إلى عملية التطبيق الصحيحة على المضيف (تعدد الإرسال وفك تعدد الإرسال)، ومجموعًا اختباريًا اختياريًا لاكتشاف التلف. بخلاف ذلك، فإنه يترك تسليم IP بأفضل جهد وغير الموجه بالاتصال دون تغيير.