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网路协议

网络的五层划分

应用层

应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。

TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务。比如,FTP ( File Transfer Protocol,文件传输协议 ) 和 DNS ( Domain Name System , 域名系统 ) 服务就是其中两类。

HTTP 协议也处于该层。

传输层

传输层对应上层应用层,提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。

在传输层有两个性质不同的协议:TCP ( Transmission Control Protocol,传输控制协议 ) 和 UDP( User Datagram Protocol ,用户数据报协议 )。

网络层(又名网络互连层)

网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径(所谓的传输路线)到达对方计算机,并把数据包传送给对方。与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时,网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

链路层(又名数据链路层,网络接口层)

负责在两个相邻的节点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据,每一帧包括一定的数据和必要的控制信息,在接收点接收到数据出错时要通知发送方重发,直到这一帧无误地到达接收节点。

物理层

用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC( Network Interface Card,网络适配器,即网卡),及光纤等物理可见部分(还包括连接器等一切传输媒介)。

TCP 和 UDP 的区别

TCP 协议

传输控制协议( Transmission Control Protocol , TCP )是一种面向连接、可靠、基于字节流的传输层通信协议。

在 Internet 协议族中,传输层是位于网络层之上、应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接,但是网络层不提供这样的流机制,其只能提供不可靠的包交换,所以传输层就自然出现了。

应用层向传输层发送用于网间传输的、用 8 位字节表示的数据流,然后 TCP 协议把数据流分成适当长度的报文段(通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元 MTU 的限制)。之后 TCP 协议把结果包传给网络层,由它来通过网络将包传送给接收端实体的传输层。TCP 为了保证不发生丢包,就给每个包一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包能按序接收。然后接收端实体为已成功收到的包发回一个相应的确认( ACK );如果发送端实体在合理的往返时延( RTT )内未收到确认,那么对应的数据包(假设丢失了)将会被重传。TCP 协议用一个校验和( Checksum )函数来校验数据是否有错误,在发送和接收时都要计算校验和。

UDP协议

用户数据报协议( User Datagram Protocol , UDP )是 TCP/IP 模型中一种面向无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP 协议基本上是 IP 协议与上层协议的接口。UDP 协议适用于端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序中。

与 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,在数据传输之前不需要建立连接。由于 UDP 比较简单,UDP 头包含很少的字节,所以比 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 服务于很多知名应用层协议,包括网络文件系统( Network File System , NFS )、简单网络管理协议( Simple Network Management Protocol , SNMP )、域名系统( Domain Name System , DNS )以及简单文件传输系统( Trivial File Transfer Protocol , TFTP )。

TCP 和 UDP 的区别

TCP 协议和 UDP 协议属于传输层协议。

其中,TCP 提供 IP 环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传输、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;

而 UDP 则不为 IP 提供可靠性、流控或差错恢复功能。

一般来说,TCP 对应的是可靠性要求高的应用,而 UDP 对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。

TCP 支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP 等。

UDP 支持的应用协议主要有:NFS、SNMP、DNS、TFTP 等。

TCP 的三次握手

为了准确无误地将数据送达目标处,TCP 协议采用了三次握手( three-way handshaking )策略。用 TCP 协议把数据包送出去后,TCP 不会对传送后的情况置之不理,它一定会向对方确认时候成功送达。握手过程中使用了 TCP 的标志( flag )—— SYN( synchronize )ACK( acknowledgement )

发送端首发送一个带 SYN 标志的数据包给对方。接收端收到后,回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包以示传达确认信息。最后,发送端再回传一个带 ACK 标志的数据包,代表“握手”结束。

若在握手过程中某个阶段莫名中断,TCP 协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。

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