网络——UDP协议，TCP协议浅析

一、传输层

    TCP和UDP都是传输层协议，传输层是OSI模型中的第四层，实现端对端的数据传输，该层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端的层次，具有缓冲作用。传输层是唯一负责总体数据传输和数据控制的一层，它对会话层等高三层提供可靠的传输服务，对网络层提供可靠的目的地点信息。

      传输层在终端用户之间提供透明传输，向上层提供可靠的数据传输服务。

    端对端的网络连接，比如你要将数据从A发送到E，其中可能经过A->B->C->D->E,单数对于传输层来讲他们并不知道B，C，D，的存在，只认为报文是从A到E的。这就叫做端对端。

二、UDP协议

    UDP协议的全称是用户数据报协议，在网络中与TCP协议一样用于处理数据包，但是又不同于TCP，他是一种无连接，不可靠的协议，在OSI模型中处于第四层——传输层，处于IP协议的上一层，UDP有不提供数据包分组，组装和部队数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，无法得知其是否安全完整到达，UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用

UDP的特点：

1.传输层协议

2.无连接

3.不可靠传输

4.面向数据报

无连接：

UDP协议在传输数据报时是不建立连接的，这个连接是指通信双方不需要建立连接，只要知晓了对方的IP和端口号，并不需要向其发送连接请求，就可以直接发送报文

不可靠：

UDP协议中没有确认机制，没有超时重传机制，报文的传输过程怎么样，丢没丢，它都不关心，即使报文丢失了，他也不会相上层发送错误信息

面向数据报：

UDP是面向数据报的协议， 它不能灵活的控制读写数据的次数和数量，应用层交给UDP多长的报文，UDP只能原样发送，既不会拆分，也不会合并。

假如UDP传输100字节的数据，发送端调用一次sendto，一次性发送100个字节，那么接受端必须调用一次recvfrom接收100个字节，而不能循环调用10次recvfrom，每次接收10 字节

UDP协议段格式：

1.16位源端口号，16位目的端口号

2.16位UDP长度，表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的最大长度。UDP所能传输的数据最大长度是64k（包括UDP首部），64K在当今互联网环境下，是一个非常小的数字。如果我i吗需要传输的数据超过64K，就需要在应用层手动分包，多次发送，并在接收端手动拼接。

3.16位校验和，如果出错，数据报直接丢弃。传输过程中数据报怎样UDP并不关心，但是UDP不会发送以恶错误的数据给对方。校验和就是干这个的

4.UDP的首部固定8字节，方便有效分离报头信息和数据

5.为什么没有IP地址？

UDP是传输层协议，在传输层看来，它只是在和对方主机的传输层进行通信，并不知道下层的通信原理及过程，而IP地址在下一层网络层中的IP协议中。通过IP地址寻访目标主机是网络层干的事，传输层并不关心，UDP只负责将有效的载荷通过目的端口号交付给目标进程

UDP的缓冲区：

1.UDP没有真正意义上的发送缓冲区，调用sendto后会直接将数据交给内核，由内核来交付给网络层相关协议进行之后的传输工作

2.UDP由接收缓冲区，但是接受到数据报后，不能保证他们是按序到达的，如果缓冲区满了，再到达的数据报就会被丢弃

3.UDP数据报既能写，又能读，所以是全双工的（可以同时读写）

4.DUP既然不可靠，为什么还要用？

因为UDP的速度够快，网络中存在一些场景是不追求可靠性的，而追求连接的速度。也就是实时性。比如视频通话

三、TCP协议

TCP协议全称“传输控制协议”。要对数据的传输进行一个详细的控制。TCP协议是一种面向连接，可靠的，基于字节流的传输层协议

TCP的特点：

1.面向连接：通信双方主机要建立连接

2.可靠传输：保证不丢包，不会重复（由确认应答，超时重传等机制确保）

3.基于字节流：数据于数据之间无边界（可能会导致粘包问题）

4.全双工

5.缓冲存储：不会立即发送，选择合适的机会

6.流量控制：窗口机制

TCP协议段格式

1.16位源端口号，16位目的端口号：从哪来，到哪去

2.32位序号：用于标识每个数据报，使目的主机可确认已收到指定报文段中的数据。源主机发送多个报文段时，将其编号，但是发送的顺序并不一定，到达目的主机后，目的主机根据这些编号将这些报文段按顺序排列。

3.32位确认应答号：目的主机返回确认号，使源主机知道某个或每个报文段被接受。如果ACK被设置为1，则该字段有效，确认号等于顺序接收的最后一个报文段的序号+1，（即下次目的主机希望收到的报文段序号值）

4.4位TCP报头长度，表示TCP头部有多少个32位bit（有多少个4字节），所以TCP头部最大长度是15*4=60

5.保留位：全是0 

6.6位标志位：

URG：紧急指针是否有效，置1，有效，表明此数据报中有需要紧急处理的数据，应尽快传送

ACK：仅当ACK=1时，确认号有效，TCP规定，建立连接后所有传送的报文段ACK都必须置1

PSH：用来提示接受端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走

RST：置1时重新建立连接，如果接收到RST位时，通常发送了某种错误（我们把携带RST标识的报文段成为复位报文段）

SYN：请求建立连接。仅在三次握手建立连接时有效。(我们把携带SYN标识的报文段成为同步报文段)

FIN：用来释放一个连接，当FIN=1时，通知对方，本端要关闭了。（结束报文段）

7.16位窗口大小：进行流量控制，这个值是期望一次接收的字节数，即接收窗口的大小

8.16位校验和：发送端填充，CRC校验，接受端验证不通过，则认为数据有问题，此处的校验和不光包含TCP首部，还包含TCP数据。

9.16位紧急指针：标识哪部分数据是紧急数据，仅在URG=1时有效。它指出本报文段内紧急数据的字节数（紧急数据结束后面是普通数据），即指出了紧急指针的末尾在报文段中的位置。（注：即使窗口为0时，也可以发送紧急数据）

例如：报文段的序号是1000，前8个字节都是紧急指针，    那么该位就是8

8.40字节头部选项