简单理解TCP/IP传输层协议TCP和UDP

TCP/IP模型中的传输层主要负责端到端通信,和数据链路层类似,数据链路层负责点到点的通信。TCP/IP模型的传输层主要协议有TCP (Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)。

比如:应用程序A和 B 利用TCP通信:

TCP 把A的数据分成多个段,把段传送给网络层,网络层把数据封装为IP数据包,发给B。

B的网络层将IP数据包分段交给B的传输层,传输层将分段重组还原成原始数据,传送给B的应用层。

如果没有传输层,IP 协议把分组送给B后还停留在B的网络层而不能交付给应用进程。而要实现这个功能,就需要使用传输层的功能,需要在传输层间提供一条逻辑信道完成通信。传输层的“复用”和“分用”功能,通过不同的端口将报文交付给对应得应用进程。上面的这条逻辑信道因不同的协议TCP 或UDP 表现差异很大,TCP逻辑信道相当于一条全双工的可靠信道,UDP是一条不可靠的信道。

UDP: 是面向无连接的协议,通信前不需要建立连接,直接发数据过去,通信效果高,可靠性不强。例如:ping 命令就是使用发送UDP数据包来判断网络是否连通。

TCP:是面向连接的、可靠的基于字节流的传输层协议。通信前需要建立连接,通信后需要拆除连接。显然,TCP 需要更多的协议数据单元头部,占用许多主机资源。

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上图为TCP包的结构:

例如1:确认序号:期望收到的下一个报文的首部序号字段的值。简单理解为:序号+数据长度,比如正确收到了一个报文段,其序号字段值是501,数据长度200,表明序号在501~700之间的数据均已正确收到。因此,确认序号值为701.

2:首部长度(TCP偏移量指定了段头的长度。段头的长度取决与段头选项字段中设置的选项;

占4位,1111 二进制的10进制为15,首部 长度的单位是4字节。15*4=60字节,所以数据偏移的最大值(TCP首部的最大长度)是60字节;

3:窗口:指定关于发送端能传输的下一段的大小的指令,根据接收端的接收能力来定;

端口:传送层收到网络层交上来的TCP数据段或UDP数据报时,根据协议里的端口号决定应当通过哪个端口上交给应用进程。

套接字(Socket):TCP 或UDP 可能被要求同时为多个应用程序进程提供并发服务。为了区别不同的应用程序进程和连接。操作系统为应用程序与TCP/IP交互提供了称为Socket的接口。

程序中的Socket 是什么:引用百度百科的一段来学习下:在网络应用程序设计时,由于TCP/IP的核心内容被封装在操作系统中,如果应用程序要使用TCP/IP,可以通过系统提供的TCP/IP的编程接口来实现。在Windows环境下,网络应用程序编程接口称作Windows Socket。为了支持用户开发面向应用的通信程序,大部分系统都提供了一组基于TCP或者UDP的应用程序编程接口(API),该接口通常以一组函数的形式出现,也称为套接字(Socket)

在C#.NET中 Socket类就是提供这个功能的API。

个人感悟:做网络编程,数据通讯久了自然会想到一些底层原理上的问题。看理论若干遍还不如实际动手操作一番,加深理解和记忆。比如路由器和交换机的区别,看了不少百度百科,百度知道,也能回答出他们的区别:如交换机工作在数据链路层、路由器工作在网络层。交换机基于MAC地址转发数据,而路由器基于IP地址转发数据。不带路由功能的交换机只能分割冲突域,无法分割广播域,而路由器可以分割广播域。如果只是学习下计算机网络基础知识死记硬背,绝对没有什么深刻的体会,但如果利用Cisco的PT模拟器实际动手操作一番,理论和实践结合,相信会有另外一番领悟。

软件工程师必须要懂计算机网络基础知识,有企业对招聘也提到懂TCP/IP协议,懂路由和交换技术优先的原因。不关心底层发生了什么,熟练应用编程也没有关系,知道点底层对自己也是有一种帮助的。

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