基于FPGA的以太网接口设计+文献综述(4)
与传输控制协议（TCP）不同，UDP并不提供对 IP 协议的可靠机制、流控制以及错误恢复功能等。由于 UDP 比较简单，UDP 头包含很少的字节，比 TCP 负载消耗少。
UDP适用于不需要TCP可靠机制的情形，比如，当高层协议或应用程序提供错误和流控制功能的时候。UDP是传输层协议，服务于很多知名应用层协议，包括网络文件系统（NFS）、简单网络管理协议（SNMP）以及简单文件传输系统（TFTP）。
图2.2 UDP数据包结构
2.2.2 ARP协议概述
我们知道在以太网络中数据包以数据帧的格式进行传送，并且也是按照数据帧中的物理地址（MAC）来发送和接收。而在实际应用中，应用程序只关心网络上层协议的IP地址。网络层传送都是以IP地址为目标和源。以下介绍如何通过IP地址获得物理MAC地址并将其两者相互绑定的地址解析协议（ARP）协议。
地址解析协议（ARP）是用来实现IP地址到本地网络的物理地址（以太网 MAC 地址）之间的映射。例如，在第四版IP协议中，IP地址长为32位。然而在以太局域网络中，设备地址长为48位。有一张表格，通常称为ARP 缓冲（ARP cache），以此来文护每个MAC 地址与其相应的IP地址之间的对应关系。ARP 提供一种形成该对应关系的规则以及提供双向地址转换。
在实际的应用过程中，需要获得于IP地址相对应的物理MAC地址就需要源机发送ARP请求。这种请求是以广播的形式发送。当接收到ARP广播包目的机与其中的IP地址相一致时就发送ARP应答包（包含了本机MAC地址）给发送请求的源机。这样就完成了一次ARP请求和应答，也就将相应IP和MAC对应起来。
当获得MAC后就将IP和MAC对应存储起来，这个就是arpcache。对于arpcache有很多的经营策略以保证存储的IP和MAC都是有效的。其中包括定时机制：即一旦时间上超过一定间隔就抛弃原来存储内容，需要发送对应的IP地址目的机时也不能从arpcache中直接读取而是需要重新发送ARP请求来获得新的物MAC地址。通过这种办法将IP和MAC出错的几率降到最低。
图2.3 ARP数据包结构
硬件类型指明发送方想知道的硬件接口类型。对以太网，值为1；
协议类型指明发送方提供的高层协议地址类型。对TCP/IP互联网，采用IP地址，值为十吹冰机制的0806；
操作指明ARP的操作类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4。在以太网环境下的ARP报文，硬件地址为48位（6个八位组）。
2.2.3 IP协议概述
网际协议（IP）是一个网络层协议，它包含寻址信息和控制信息，可使数据包在网络中路由。IP协议是 TCP/IP 协议族中的主要网络层协议，与TCP协议结合组成整个因特网协议的核心协议。 IP 协议同样都适用于局域网（LAN）和广域网（WAN）通信。
IP 协议有两个基本任务：提供无连接的和最有效的数据包传送，提供数据包的分割及重组以支持不同最大传输单元大小的数据连接。对于互联网络中IP数据报的路由选择处理，有一套完善的IP寻址方式。每一个IP地址都有其特定的组成，但同时遵循基本格式。 IP地址可以进行细分并可用于建立子网地址。TCP/IP 网络中的每台计算机都被分配了一个唯一的32位逻辑地址，这个地址分为两个主要部分：网络号和主机号。网络号用以确认网络，如果该网络是因特网的一部分，其网络号必须由国际互联网络信息中心（InterNIC）统一分配。一个网络服务器供应商（ISP）可以从 InterNIC 那里获得一块网络地址，按照需要自己分配地址空间。主机号确认网络中的主机，它由本地网络管理员分配。