IP、UDP和TCP的关系

IP、UDP和TCP的关系

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互联网,实际上是一套理念和协议组成的系统架构。其中,协议是一套众所周知的规则和尺度,若是各方都赞成使用,那么它们之间的通讯将变得毫无障碍。

IP、UDP和TCP的关系

 

IP:把数据包送达目的主机

数据包要在互联网上举行传输,就要相符网际协议(IP)尺度,互联网上差别的在线装备都有唯一的地址,地址只是一个数字,这和大部分家庭收件地址类似,你只需要知道一个家庭的具体地址,就可以往这个地址发送包裹,这样物流系统就能把物品送到目的地。

计算机的地址就称为 IP 地址,接见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。

若是要想把一个数据包从主机 A 发送给主机 B,那么在传输之前,数据包上会被附加上主机 B 的 IP 地址信息,这样在传输历程中才气准确寻址。额外地,数据包上还会附加上主机 A 自己的 IP 地址,有了这些信息主机 B 才可以回复信息给主机 A。这些附加的信息会被装进一个叫 IP 头的数据结构里。IP 头是 IP 数据包开头的信息,包罗 IP 版本、源 IP 地址、目的 IP 地址、生计时间等信息。

IP、UDP和TCP的关系

简化的 UDP 网络三层传输模子

UDP:把数据包送达应用程序

IP 是异常底层的协议,只卖力把数据包传送到对方电脑,然则对方电脑并不知道把数据包交给哪个程序,是交给浏览器照样交给王者荣耀?因此,需要基于 IP 之上开发能和应用打交道的协议,最常见的是“用户数据包协议(User Datagram Protocol)”,简称UDP

UDP 中一个最主要的信息是端口号,端口号实在就是一个数字,每个想接见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,以是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准确的程序。和 IP 头一样,端口号会被装进 UDP 头内里,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。

IP、UDP和TCP的关系

简化的 UDP 网络四层传输模子

UDP 不能保证数据可靠性,然则传输速率却异常快,以是 UDP 会应用在一些关注速率、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。

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TCP:把数据完整地送达应用程序

对于浏览器请求,或者邮件这类要求数据传输可靠性(reliability)的应用,若是使用 UDP 来传输会存在两个问题:

  • 数据包在传输历程中容易丢失;
  • 大文件会被拆分成许多小的数据包来传输,这些小的数据包会经由差别的路由,并在差别的时间到达吸收端,而 UDP 协议并不知道若何组装这些数据包,从而把这些数据包还原成完整的文件。

基于这两个问题,我们引入 TCP 了。TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是一种面向毗邻的、可靠的、基于字节省的传输层通讯协议。相对于 UDP,TCP 有下面两个特点:

  • 对于数据包丢失的情形,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 头除了包罗了目的端口和本机端口号外,还提供了用于排序的序列号,以便吸收端通过序号来重排数据包。

IP、UDP和TCP的关系

简化的 TCP 网络四层传输模子

下面我们再看下完整的 TCP 毗邻历程,通过这个历程你可以明了 TCP 是若何保证重传机制和数据包的排序功能的。

IP、UDP和TCP的关系

一个TCP毗邻的生命周期

从上图可以看出,一个完整的 TCP 毗邻的生命周期包罗了确立毗邻、传输数据、关闭毗邻三个阶段。

首先,确立毗邻阶段。这个阶段是通过“三次握手”来确立客户端和服务器之间的毗邻。TCP 提供面向毗邻的通讯传输。面向毗邻是指在数据通讯最先之前先做好两头之间的准备工作。所谓三次握手,是指在确立一个 TCP 毗邻时,客户端和服务器总共要发送三个数据包以确认毗邻的确立。

其次,传输数据阶段。在该阶段,吸收端需要对每个数据包举行确认操作,也就是吸收端在吸收到数据包之后,需要发送确认数据包给发送端。以是当发送端发送了一个数据包之后,在划定时间内没有吸收到吸收端反馈的确认新闻,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历程中会被拆分成许多小的数据包,这些数据包到达吸收端后,吸收端会根据 TCP 头中的序号为其排序,从而保证组成完整的数据。

最后,断开毗邻阶段。数据传输完毕之后,就要终止毗邻了,涉及到最后一个阶段“四次挥手”来保证双方都能断开毗邻。

TCP 为了保证数据传输的可靠性,牺牲了数据包的传输速率,由于“三次握手”和“数据包校验机制”等把传输历程中的数据包的数目提高了一倍。

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