UDP

Was ist UDP (User Datagram Protocol)?

UDP steht für User Datagram Protocol, ein Kommunikationsprotokoll für zeitkritische Anwendungen wie Spiele, Videostreaming und DNS-Suchen (Domain Name System). Da UDP vor der Übertragung keine stabile Verbindung zum Zielgerät benötigt, kann es die Kommunikationsgeschwindigkeit deutlich erhöhen. UDP beschleunigt die Datenübertragung, indem es den zeitaufwändigen Verbindungsaufbau herkömmlicher Protokolle eliminiert.

Der Geschwindigkeitsvorteil von UDP birgt jedoch auch einige potenzielle Risiken. UDP kann bei der Datenübertragung von der Quelle zum Ziel Paketverluste verursachen. Darüber hinaus ist UDP aufgrund seiner verbindungslosen Natur ein leichtes Ziel für Hacker, die Distributed-Denial-of-Service-Angriffe (DDoS) starten.

Protokolle wie das Transmission Control Protocol (TCP) erfordern im Allgemeinen, dass der Empfänger die Daten nicht nur empfängt, sondern vor Beginn der Datenübertragung auch seine Empfangsbereitschaft bestätigt. UDP wartet jedoch nicht auf diese Bestätigung, bevor die Übertragung beginnt. Dies kann zu Problemen bei der Datenübertragung führen und DDoS-Angriffen Angriffe ermöglichen.

Wie funktioniert UDP?

Im Vergleich zu anderen Netzwerkprotokollen ist UDP deutlich einfacher. Es sucht lediglich den Zielcomputer und sendet ihm ein Datenpaket (auch „Datagramm“ genannt). UDP garantiert weder, dass die Pakete in der richtigen Reihenfolge ankommen, noch bestätigt es, dass sie ihr Ziel erreicht haben.

Obwohl UDP Prüfsummen zur Gewährleistung der Datenintegrität und Portnummern zur Unterscheidung der Datennutzung an Quelle und Ziel verwendet, bringt diese Einfachheit aufgrund des fehlenden erzwungenen Handshake-Mechanismus einige Probleme mit sich. Programme, die UDP verwenden, unterliegen der Instabilität des zugrunde liegenden Netzwerks.

Dies kann dazu führen, dass Daten erfolgreich übertragen werden oder verloren gehen. Da die Reihenfolge der eingehenden Pakete nicht kontrolliert werden kann, können die Daten am Zielort unregelmäßig, in der falschen Reihenfolge oder leer angezeigt werden.

Diese Probleme sind jedoch in der Regel geringfügig, wenn keine Fehlererkennung und -korrektur erforderlich ist. Dies ist einer der Gründe, warum UDP häufig in Videoanwendungen eingesetzt wird. Selbst bei gelegentlichem Datenverlust oder -fehler hat die schnelle Übermittlung des Videosignals an sein Ziel oberste Priorität.

Der Unterschied zwischen UDP und TCP

Bei der Datenübertragung gibt ein Header dem Gerät an, was mit den Daten geschehen soll. Der UDP-Header ist unkompliziert und hat eine feste Länge von 8 Bytes, während der TCP-Header deutlich komplexer ist und zwischen 20 und 60 Bytes lang ist. Der UDP-Header enthält eine 16-Bit-Quellportnummer, eine 16-Bit-Zielportnummer, eine 16-Bit-Länge und eine 16-Bit-Prüfsumme, die das Datagramm an sein Ziel leiten. Beim Senden von Daten ist keine Authentifizierung der Verbindung zwischen Quell- und Zielport erforderlich.

Im Gegensatz dazu erfordert TCP vor dem Senden von Daten einen Handshake. Dieser Prozess macht TCP zuverlässiger als UDP. Bei der TCP-Kommunikation können Daten erst übertragen werden, wenn eine formelle Verbindung zwischen Ziel und Quelle hergestellt wurde. Da bei UDP hingegen keine Verbindung hergestellt werden muss, können Daten sofort gesendet werden.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass TCP die Reihenfolge der Pakete vor der Übertragung bestätigt und sicherstellt, dass die Pakete pünktlich ankommen. Sollte ein Paket nicht ankommen, fordert TCP automatisch eine erneute Übermittlung an. UDP hingegen führt keine Bestätigung, Überprüfung oder erneute Übertragung durch.

Wählt eine Anwendung UDP, akzeptiert der Benutzer das Risiko, dass Fehler auftreten, Daten nicht ankommen oder erneut gesendet werden. Der Vorteil dieser Wahl sind höhere Übertragungsgeschwindigkeiten. UDP ist nicht unbedingt für Datenverlust verantwortlich. Die Header-Informationen reichen aus, damit die Daten am angegebenen Ort ankommen, und die Reihenfolge der gesendeten Datagramme bleibt im Wesentlichen korrekt.

Die meisten Netzwerkrouter können die Ankunft von Paketen jedoch nicht bestätigen oder sequenzieren, was zu verlorenen oder doppelten Paketen führen kann. TCP gleicht dies aus, indem es sicherstellt, dass die Daten ihr Ziel in der richtigen Reihenfolge erreichen.

Die Anwendung von UDP

UDP wird typischerweise in Kommunikationsszenarien eingesetzt, in denen Geschwindigkeit entscheidend ist, aber ein geringer Datenverlust toleriert wird. Echtzeit-Streaming-Medienübertragungen wie Sprache und Video sind typische Anwendungen, da hier Aktualität und nicht 100-prozentige Genauigkeit erforderlich sind. Beispielsweise nutzen viele VoIP-Dienste (Voice over Internet Protocol) UDP, da es die Latenz reduziert und Anrufe flüssiger macht, auch wenn die Tonqualität manchmal darunter leidet.

UDP wird auch häufig im Online-Gaming eingesetzt. Für Gamer ist eine schnelle Reaktion wichtiger als der gelegentliche Verlust von Daten. Auch DNS-Server sind für die Geschwindigkeit und Effizienz ihrer Abfragen auf UDP angewiesen, da solche Dienste schnelle Antworten benötigen, um effektiv zu funktionieren.

Wie wird UDP bei DDoS-Angriffen verwendet?

Während UDP (User Datagram Protocol) sich besonders gut eignet, wenn eine schnelle Datenübertragung in Echtzeit erforderlich ist, macht es den Empfänger anfälliger für DDoS-Angriffe.

Bei einem DDoS-Angriff wird die Zielwebsite mit Paketen überflutet. Tritt ein Problem auf, muss der Zielserver als Antwort ein ICMP-Paket senden. Da der Server mit derartigen Anfragen nicht zurechtkommt, ist er irgendwann überlastet – wie ein verstopfter Abwasserkanal. Legitime Anfragen können daher nicht durchkommen, und berechtigte Nutzer und Kunden können nicht mehr ordnungsgemäß auf die Website zugreifen.

Die verbindungslose Natur von UDP macht es besonders anfällig für DDoS-Angriffe. Da zwischen Quelle und Ziel keine Handshake-Verbindung hergestellt werden muss, kann ein Angreifer ungehindert viele Pakete an den Zielserver senden.

Unternehmen können dieses Angriffsrisiko jedoch verringern, indem sie die Antwortrate von ICMP-Paketen begrenzen. Die Nutzung des Rechenzentrumsnetzwerks für UDP-Verkehr kann verhindern, dass gefälschte Anfragen einzelne Server überlasten.