TCP/IP 协议族 - 沟通的桥梁 及TCP和UDP的区别

 

首先是网络传输结构： 我们讲TCP/IP的时候用四层网络结构分析，看这个估计看不出来什么，但是别着急，下面在这个结构的基础上，进行浅显易懂的介绍。

 

看了很多，找到一篇一篇浅显易懂的文章：“网络编程懒人入门”：http://www.52im.net/thread-1095-1-1.html

该文章深入浅出层层递进，介绍了：

 

 

链接层

链路层的作用：采取何种方式传输0，1

协议：以太网协议（依靠MAC地址发送数据：找到这个地址的电脑，把数据给它，但是局限在同一个字网中。）

以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫做"帧"（Frame）。每一帧分成两个部分：标头（Head）和数据（Data）。

"标头"包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、数据类型等等；"数据"则是数据包的具体内容。

"标头"的长度，固定为18字节。"数据"的长度，最短为46字节，最长为1500字节。因此，整个"帧"最短为64字节，最长为1518字节。如果数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。

网络层

为了解决跨越同一个网络的世界各地的电脑可以联通，诞生了网络层，它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做"网络地址"，简称"网址"。

于是，"网络层"出现以后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一起。

网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。

 

下面👇来看什么事IP协议

IP协议 （未完待续）

这一模块大家应该都比较熟悉。规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。目前，广泛采用的是IP协议第四版，简称IPv4。不久的未来，IPv6将发挥更大的作用。
IPv4网络地址由32个二进制（1bit）位组成，共32bit； IPv6由32个十六进制（4bit）组成，共4*8*4=128 bit。

IP数据包

IP数据包也包括两部分：头部+数据，然后为了方便，在交付给以太网的时候，直接整个IP包放入以太网的数据部分； 

                              （红色是IP包，蓝色是以太网帧的头部）

 

ARP协议：地址转换协议

将IP地址转换为MAC地址。（通过同一字网中的广播喊话的方式找到对应某个IP的MAC地址。）

-子网内部广播：“谁是IP 为 192.168.2.1？”

-每个主机都接收到该问题，然后符合条件的主机回答：“我是 192.168.2.1， 我的MAC地址是***** ”

RARP协议：逆地址转换协议

将MAC地址转换为IP地址。

 

传输层

🚩 传输层的由来

有了MAC地址和IP地址，我们已经可以在互联网上任意两台主机上建立通信。

接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如，你一边浏览网页，一边与朋友在线聊天。当一个数据包从互联网上发来的时候，你怎么知道，它是表示网页的内容，还是表示在线聊天的内容？

也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供哪个程序（进程）使用。这个参数就叫做"端口"（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发到主机的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据。

"端口"是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0到1023的端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口联系。

"传输层"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"网络层"的功能是建立"主机到主机"的通信。只要确定主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。因此，Unix系统就把主机+端口，叫做"套接字"（socket）。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。

 

UDP协议

现在，我们必须在数据包中加入端口信息，这就需要新的协议。最简单的实现叫做UDP协议，它的格式几乎就是在数据前面，加上端口号。
UDP数据包，也是由"标头"和"数据"两部分组成："标头"部分主要定义了发出端口和接收端口，"数据"部分就是具体的内容。然后，把整个UDP数据包放入IP数据包的"数据"部分，而前面说过，IP数据包又是放在以太网数据包之中的，所以整个以太网数据包现在变成了下面这样：

               -> 

 

TCP协议

UDP协议的优点是比较简单，容易实现，但是缺点是可靠性较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到。为了解决这个问题，提高网络可靠性，TCP协议就诞生了。这个协议非常复杂，但可以近似认为，它就是有确认机制的UDP协议，每发出一个数据包都要求确认。如果有一个数据包遗失，就收不到确认，发出方就知道有必要重发这个数据包了。

因此，TCP协议能够确保数据不会遗失。它的缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源。

TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的"数据"部分。TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。 

--TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

 

TCP/IP协议族 （引用：维基百科）

简言之，TCP/IP 协议族 是为了使得互不相识的各个系统之间能够彼此沟通而规定的一系列协议。所谓"协议"可以理解成机器之间交谈的语言，每一种协议都有自己的目的。TCP/IP模型一共包括几百种协议，对互联网上交换信息的各个方面都做了规定。

工作机制：

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区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输单元（MTU）的限制）。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP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的按序接收。然后接收端实体对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，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

 

重要知识点：

TCP建立连接三次握手和释放连接四次握手

http://www.cnblogs.com/curo0119/p/8372204.html

http://www.52im.net/thread-258-1-1.html