TCP、UDP、TCP/IP的区别
从网络分层来看,TCP、UDP是在传输层,IP是在网络层。
TCP
TCP是一种面向有连接的传输层协议。它可以保证两端通信主机之间的通信可达。TCP能够正确处理在传输过程中丢包、传输顺序乱掉等异常情况。此外,TCP还能够有效利用带宽,缓解网络拥堵。
然而,为了建立与断开连接,有时它需要至少7次的发包收包,导致网络流量的浪费。此外,为了提高网络的利用率,TCP协议中定义了各种各样复杂的规范,因此不利于视频会议(音频、视频的数据量既定)等场合使用。
TCP是面向连接的、可靠的流协议。流就是指不间断的数据结构,你可以把它想象成排水管道中的水流。当应用程序采用TCP发送消息时,虽然可以保证发送的顺序,但还是犹如没有任何间隔的数据流发送给接收端(例如,在发送端应用程序发送了10次100字节的消息,那么在接收端,应用程序有可能会收到一个1000字节连续不间断的数据。因此在TCP通信中,发送端应用可以在自己所要发送的消息中设置一个表示长度或间隔的字段信息。) 。
TCP为提供可靠性传输,实行“顺序控制”或“重发控制”机制。此外还具备“流控制(流量控制)”、“拥塞控制”、提高网络利用率等众多功能。
在TCP中,当发送端的数据到达接收主机时,接收端主机会返回一个已收到消息的通知。这个消息叫做确认应答(ACK(Positive Acknowled-gement)意指已经接收 )。
接收端查询接收数据TCP首部中的***和数据的长度,将自己下一步应该接收的序号作为确认应答返送回去。就这样,通过***和确认应答号,TCP可以实现可靠传输。
UDP
UDP有别于TCP,它是一种面向无连接的传输层协议。UDP不会关注对端是否真的收到了传送过去的数据,如果需要检查对端是否收到分组数据包,或者对端是否连接到网络,则需要在应用程序中实现。
UDP常用于分组数据较少或多播、广播通信以及视频通信等多媒体领域。
UDP是不具有可靠性的数据报协议。细微的处理它会交给上层的应用去完成。在UDP的情况下,虽然可以确保发送消息的大小(例如,发送端应用程序发送一个100字节的消息,那么接收端应用程序也会以100字节为长度接收数据。UDP中,消息长度的数据也会发送到接收端,因此在发送的消息中不需要设置一个表示消息长度或间隔的字段信息。然而,UDP不具备可靠传输。所以,发送端发出去的消息在网络传输途中一旦丢失,接收端将收不到这个消息。),却不能保证消息一定会到达。因此,应用有时会根据自己的需要进行重发处理。
即使是出现网络拥堵的情况下,UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为。此外,传输途中即使出现丢包,UDP也不负责重发。甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。
由于UDP面向无连接,它可以随时发送数据。再加上UDP本身的处理既简单又高效,因此经常用于以下几个方面:
①包总量较少的通信(DNS、SNMP等)
②视频、音频等多媒体通信(即时通信)
③限定于LAN等特定网络中的应用通信
④广播通信(广播、多播)
TCP/IP分层模型与通信示例
数据包首部
数据传输中TCP/IP的作用
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TCP根据应用的指示 ,负责建立连接、发送数据以及断开连接。TCP提供将应用层发来的数据顺利发送至对端的可靠传输。会发送带顺序标记的分组数据包。
为了实现TCP的这一功能,需要在应用层数据的前端附加一个TCP首部。TCP首部中包括源端口号和目标端口号(用以识别发送主机跟接收主机上的应用)、序号(用以发送的包中哪部分是数据)以及校验(Check Sum,用来检验数据的读取是否正常进行的方法,用以判断数据是否被损坏)。随后将附加了TCP首部的包再发送给IP。
当接收到数据包后,在TCP模块中,首先会计算一下校验和,判断数据是否被破坏。然后检查是否在按照序号接收数据。最后检查端口号,确定具体的应用程序。
数据接收完毕后,接收端则发送一个“确认回执”给发送端。如果这个回执信息未能达到发送端,那么发送端会认为接收端没有接收到数据而一直反复发送。
数据被完整地接收以后,会传给由端口号识别的应用程序。 -
IP将TCP传过来的TCP首部和TCP数据合起来当做自己的数据,并在TCP首部的前端在加上自己的IP首部。因此,IP数据包中IP首部后面紧跟着TCP首部,然后才是应用的数据首部和数据本身。IP首部中包含接收端IP地址以及发送端IP地址。紧随IP首部的还有用来判断其后面数据是TCP还是UDP的信息。
IP包生成后,参考路由控制表决定接受此IP包的路由或主机。随后,IP包将被发送给连接这些路由器或主机网络接口的驱动程序,以实现真正发送数据。
如果尚不知道接收端的MAC地址,可以利用ARP(Address ResolutionProtocol)查找。只要知道了对端的MAC地址,就可以将MAC地址和IP地址交给以太网的驱动程序,实现数据传输。
当接收到数据包时,IP没款首先判断包首部中的IP地址与自己的IP地址匹配,则可接收数据并从中查找上一层的协议。如果上一层是TCP就将IP包首部之后的部分传给TCP处理;如果是UDP则将IP包首部后面的部分传给UDP处理。对于有路由器的情况下,接收端地址往往不是自己的地址,此时,需要借助路由控制表,在调查应该送达的主机或路由器以后再转发数据。