《图解TCP/IP》（三）之TCP与UDP

- 日理万妓 2022-06-08 01:22 164阅读 0赞

## 1. 传输层的作用 ##

### 1.1. 传输层的定义 ###

IP首部有个协议字段，用来标识传输层协议，识别数据是TCP的内容还是UDP的内容。同样，传输层，为了识别数据应该发给哪个应用也设定了这样的编号，即端口。

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### 1.2. 通信处理 ###

应用协议大多以C/S形式运行，即服务端需提前启动服务，监听某个端口，当客户端往该端口发送数据时，可以及时处理请求。

服务端程序在UNIX系统中称为守护进程，例如HTTP的服务端程序为httpd；ssh的服务端程序为sshd。UNIX中不必要逐个启动这些守护进程，而是由超级守护进程inetd(互联网守护进程)启动，当收到客户端请求时会创建（fork）新的进程并转换（exec）为httpd等各个守护进程。根据请求端口分配到对应的服务端守护进程上处理。

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### 1.3. TCP和UDP ###

#### 1.3.1. TCP ####

TCP是面向连接、可靠的数据流。流就是不间断的数据结构，可理解为水管中的水流。虽然可以保证发送顺序，但犹如没有间隔的发送数据流给接收端。例如：发送10次100字节的消息，接收端可能会收到一个1000字节连续不断的数据。TCP为实现可靠传输，实行“顺序控制”和“重发控制”；还具备“流量控制”、“拥塞控制”、提高网络利用率等。TCP可以类比为“打电话”，有去有回。

#### 1.3.2. UDP ####

UDP是不具备可靠性的数据报协议，可以确保发送消息的大小，但不能保证消息一定到达，应用有时会根据自己的需要进行重发处理。UDP可以类比“发短信”，有去无回。

#### 1.3.3. 套接字 ####

应用在使用TCP或UDP时会用到系统提供的类库，即API（应用编程接口），通信时会用到套接字（socket）的API。应用程序利用套接字，可以设置对端的IP地址、端口号，并实现数据的发送与接收。

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## 2. 端口号 ##

### 2.1. 端口号的定义 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类别</th> 
   <th>地址</th> 
   <th>层</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>端口号</td> 
   <td>程序地址</td> 
   <td>传输层</td> 
   <td>同一个计算机中不同的应用程序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>IP地址</td> 
   <td>主机地址</td> 
   <td>网络层</td> 
   <td>识别TCP/IP网络中不同的主机或路由器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MAC地址</td> 
   <td>物理地址</td> 
   <td>数据链路层</td> 
   <td>在同一个数据链路中识别不同的计算机</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

把数据传输比作快递传递；IP地址就像你的家庭地址；那么端口号相当于你家具体的收件人；知道了家庭地址和收件人才能将快递准确送达。

### 2.2. 根据端口号识别应用 ###

![这里写图片描述][SouthEast 3]

![这里写图片描述][SouthEast 4]

### 2.3. 通过IP地址、端口号、协议号进行通信 ###

5个信息唯一标识一个通信：源地址IP、目标地址IP、协议号、源端口号、目标端口号。

![这里写图片描述][SouthEast 5]

### 2.4. 端口号如何确定 ###

#### 2.4.1. 标准既定的端口号 ####

该方法也叫静态方法，是指每个应用程序都有其指定的端口号。例如HTTP、FTP等应用协议使用的端口号，这类端口号称为知名端口号，一般由0-1023的数字分配而成。除知名端口号外，还有一些端口号也被正式注册，分布在1024-49151的数字之间。这些端口可用于任何通信用途。

#### 2.4.2. 时序分配法 ####

该方法也叫动态分配法，服务端有必要确定监听端口号，但接受服务的客户端没必要确定端口号。客户端可以不用自己设置端口号，由操作系统进行分配。操作系统为每个应用程序分配互不冲突的端口号。例如，新增一个端口号则在之前的端口号上加1，动态分配的端口号取值范围：49152-65535。

## 3. UDP ##

UDP:User Datagram Protocol的缩写，提供面向无连接的通信服务，在应用程序发来数据收到那一刻则立即原样发送到网络上。即使出现丢包也不负责重发，包出现乱序也不能纠正。

UDP可以随时发送数据，本身处理简单高效，但不具备可靠性，适合以下场景：

*  包总量较少的通信（DNS、SNMP等）
 *  视频、音频等多媒体通信（即使通信）
 *  限定于LAN等特定网络中的应用通信
 *  广播通信（广播、多播）

## 4. TCP ##

TCP:Transmission Control Protocol (传输控制协议)，TCP实现了数据传输时的各种控制功能，可以进行丢包重发，乱序纠正，控制通信流量的浪费。

待续。。。

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