1. IP:把数据包送达目的主机
IP:Internet Protocol 国际协议
计算机的地址就称为 IP 地址,访问任何网站实际上只是你的计算机向另外一台计算机请求信息。
主机A将一个数据包发送给主机B:
IP头:IP 头是 IP 数据包开头的信息,包含 IP 版本、源 IP 地址(A)、目标 IP 地址(B)、生存时间等信息。
2. UDP:把数据包送达应用程序
UDP:User Datagram Potocol 用户数据包协议
端口号:端口号其实就是一个数字,每个想访问网络的程序都 需要绑定一个端口号。通过端口号 UDP 就能把指定的数据包发送给指定的程序了。
和 IP 头一样,端口号会被装进 UDP 头里面,UDP 头再和原始数据包合并组成新的UDP 数据包。UDP 头中除了目的端口,还有源端口号等信息。
一个数据包从主机 A 旅行到主机 B 的路线:
上层将含有“极客时间”的数据包交给传输层;传输层会在数据包前面附加上UDP 头,组成新的 UDP 数据包,再将新的 UDP 数据包交给网络层;
网络层再将 IP 头附加到数据包上,组成新的 IP 数据包,并交给底层;
数据包被传输到主机 B 的网络层,在这里主机 B 拆开 IP 头信息,并将拆开来的数据部分交给传输层;
在传输层,数据包中的 UDP 头会被拆开,并根据 UDP 中所提供的端口号,把数据部分交给上层的应用程序;
最终,含有“极客时间”信息的数据包就旅行到了主机 B 上层应用程序这里。
区别:IP通过 IP 地址信息把数据包发送给指定的电脑,而 UDP 通过端口号把数据包分发给正确的程序。
在使用 UDP 发送数据时,有各种因素会导致数据包出错,虽然 UDP 可以校验数据是否正确,但是对于错误的数据包,UDP 并不提供重发机制,只是丢弃当前的包,而且 UDP 在发送之后也无法知道是否能达到目的地。
特点:UDP 不能保证数据可靠性,但是传输速度却非常快
应用:应用在一些关注速度、但不那么严格要求数据完整性的领域,如在线视频、互动游戏等
3. TCP:把数据完整地送达应用程序
TCP:Transmission Control Potocol 传输控制协议 它是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
与UDP对比:
-
对于数据包丢失的情况,TCP 提供重传机制;
-
TCP 引入了数据包排序机制,用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件
和 UDP 头一样,TCP 头除了包含了目标端口和本机端口号外,还提供了用于排序的序列号,以便接收端通过序号来重排数据包。
一个完整的 TCP 连接的生命周期包括了“建立连接”“传输数据”和“断开连接”三个阶段。
首先,建立连接阶段。这个阶段是通过“三次握手”来建立客户端和服务器之间的连接。 TCP 提供面向连接的通信传输。面向连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准 备工作。所谓三次握手,是指在建立一个 TCP 连接时,客户端和服务器总共要发送三个 数据包以确认连接的建立。
其次,传输数据阶段。在该阶段,接收端需要对每个数据包进行确认操作,也就是接收端 在接收到数据包之后,需要发送确认数据包给发送端。所以当发送端发送了一个数据包之 后,在规定时间内没有接收到接收端反馈的确认消息,则判断为数据包丢失,并触发发送 端的重发机制。同样,一个大的文件在传输过程中会被拆分成很多小的数据包,这些数据 包到达接收端后,接收端会按照 TCP 头中的序号为其排序,从而保证组成完整的数据。
最后,断开连接阶段。数据传输完毕之后,就要终止连接了,涉及到最后一个阶段“四次 挥手”来保证双方都能断开连接。
TCP 为了保证数据传输的可靠性,牺牲了数据包的传输速度,因 为“三次握手”和“数据包校验机制”等把传输过程中的数据包的数量提高了一倍。
总结:
互联网中的数据是通过数据包来传输的,数据包在传输过程中容易丢失或出错。
IP 负责把数据包送达目的主机。
UDP 负责把数据包送达具体应用。
而 TCP 保证了数据完整地传输,它的连接可分为三个阶段:建立连接、传输数据和断开 连接。