傳輸層

概念

傳輸層是指ISO/OSI模型中的第四層，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中起著非常重要的作用。它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院土髁靠刂?，保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中不會(huì)丟失或重復(fù)。

提供的服務(wù)

傳輸層提供的主要服務(wù)有兩種，分別是面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)。面向連接服務(wù)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，需要在數(shù)據(jù)傳輸前建立連接和關(guān)閉連接，使用TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)；無連接服務(wù)則不需要建立連接，使用UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，但傳輸速度更快?/p>

功能

主要功能包括：

分段和重組：為了滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枰瑐鬏攲訉?yīng)用層的數(shù)據(jù)劃分為更小的數(shù)據(jù)段，并在接收端重組為完整的數(shù)據(jù)。這樣能夠避免大數(shù)據(jù)塊在網(wǎng)絡(luò)傳輸中產(chǎn)生的傳輸延遲，并且能夠利用網(wǎng)絡(luò)帶寬更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

可靠傳輸：傳輸層使用TCP協(xié)議提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。TCP協(xié)議通過各種機(jī)制，如確認(rèn)應(yīng)答機(jī)制和重傳機(jī)制，確保數(shù)據(jù)能夠被無誤無遺地傳輸?shù)浇邮斩耍⑶野凑照_的順序排列。

流量控制：為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和資源浪費(fèi)，傳輸層使用流量控制機(jī)制，調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠椒€(wěn)穩(wěn)定，避免數(shù)據(jù)包的丟失。

連接管理：對(duì)于面向連接的傳輸協(xié)議，傳輸層需要建立連接、維護(hù)連接和關(guān)閉連接。傳輸層的連接管理機(jī)制允許運(yùn)行在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序建立虛擬電路，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)將數(shù)據(jù)交給傳輸層，由傳輸層為其進(jìn)行連接建立和維護(hù)。

總的來說，傳輸層的功能是為了使網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的應(yīng)用程序能夠進(jìn)行可靠、高效、安全的數(shù)據(jù)傳輸，保障網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

傳輸層尋址與端口

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)從源主機(jī)傳輸?shù)侥康闹鳈C(jī)時(shí)需要經(jīng)過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，其中傳輸層會(huì)為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)添加源端口和目的端口，以便在目的主機(jī)上將數(shù)據(jù)正確地分發(fā)給相應(yīng)的應(yīng)用程序。傳輸層尋址和端口號(hào)的概念如下：

端口的作用：一個(gè)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，每個(gè)應(yīng)用程序在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)需要一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)。傳輸層的端口號(hào)就是為每個(gè)應(yīng)用程序分配的唯一標(biāo)識(shí)，從而保證不同的應(yīng)用程序之間可以進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在數(shù)據(jù)到達(dá)目的主機(jī)后，可以根據(jù)端口號(hào)將數(shù)據(jù)正確地傳輸給相應(yīng)的應(yīng)用程序。

端口號(hào)：端口號(hào)是一個(gè)16位的整數(shù)，它的范圍是065535。其中01023是系統(tǒng)保留端口號(hào)，一般都是為一些常用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)分配的端口，如HTTP使用80端口、FTP使用21端口等；102449151是用戶注冊(cè)端口，用戶可以根據(jù)自己的需要為不同的應(yīng)用程序分配不同的端口號(hào)；4915265535是臨時(shí)端口，主要用于TCP連接時(shí)臨時(shí)暫時(shí)分配的端口號(hào)。

套接字：套接字是傳輸層和應(yīng)用層之間的接口，它定義了應(yīng)用程序和傳輸層之間通信的規(guī)則和參數(shù)。應(yīng)用程序通過套接字來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而套接字則根據(jù)端口號(hào)來確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡?。在Linux系統(tǒng)中，套接字通常由IP地址、端口號(hào)和協(xié)議三部分組成。

總之，傳輸層的尋址和端口號(hào)是為應(yīng)用程序提供可靠、高效的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用程序開發(fā)的重要技術(shù)要點(diǎn)。

無連接服務(wù)和面向連接服務(wù)

在傳輸層中，傳輸數(shù)據(jù)的方式可以分為兩種，即無連接服務(wù)和面向連接服務(wù)。它們的區(qū)別主要在于建立連接的方式和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

無連接服務(wù)

無連接服務(wù)又被稱為無狀態(tài)服務(wù)，傳輸層使用UDP協(xié)議來提供此類服務(wù)。在UDP協(xié)議中，不會(huì)建立連接，數(shù)據(jù)包通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸時(shí)，也不保證數(shù)據(jù)的可靠性，不對(duì)數(shù)據(jù)傳輸做出任何管理。發(fā)送端發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)之后，對(duì)其不會(huì)進(jìn)行確認(rèn)，也不會(huì)重發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)，因此不保證數(shù)據(jù)包到達(dá)的可靠性。UDP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載小，適用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸。

面向連接服務(wù)

面向連接服務(wù)又被稱為有狀態(tài)服務(wù)，傳輸層使用TCP協(xié)議來提供此類服務(wù)。在TCP協(xié)議中，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，需要先建立一條虛擬電路來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并且在數(shù)據(jù)傳輸過程中，采用數(shù)據(jù)確認(rèn)和重傳機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。TCP協(xié)議還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行流量控制和擁塞控制，以確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸效率和結(jié)果。TCP協(xié)議的缺點(diǎn)是傳輸效率較低，因?yàn)榻⑦B接和數(shù)據(jù)確認(rèn)都需要花費(fèi)時(shí)間，不利于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸。

總之，無連接服務(wù)和面向連接服務(wù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體的數(shù)據(jù)傳輸需求來選擇合適的服務(wù)方式。

UDP

概念

UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是一種無連接協(xié)議，它不會(huì)像TCP協(xié)議那樣在傳輸數(shù)據(jù)之前建立連接，也不會(huì)對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行可靠性和流量控制。UDP協(xié)議所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包叫做數(shù)據(jù)報(bào)，它只提供數(shù)據(jù)封裝和傳輸?shù)幕竟δ堋?/p>

使用

UDP協(xié)議廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用場(chǎng)景，比如音視頻傳輸、在線游戲等。UDP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是傳輸效率高，網(wǎng)絡(luò)性能好，能夠快速地傳輸數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是不提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，并且不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞颉?/p>

數(shù)據(jù)報(bào)

UDP協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包稱為數(shù)據(jù)報(bào)。它有兩個(gè)部分：頭和數(shù)據(jù)。頭部主要包括源端口、目的端口、長(zhǎng)度和校驗(yàn)和等信息，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)的目的地和來源，以及確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性。數(shù)據(jù)部分則是實(shí)際的傳輸數(shù)據(jù)。

 0      7 8     15 16    23 24    31  
+--------+--------+--------+--------+
|     源端口號(hào)     |   目的端口號(hào)    |
+--------+--------+--------+--------+
|              UDP長(zhǎng)度              |
+--------+--------+--------+--------+
|              UDP校驗(yàn)和            |
+--------+--------+--------+--------+
|                                   |
       數(shù)據(jù)（可選，長(zhǎng)度不固定）   
|                                   |
+--------+--------+--------+--------+

其中各字段的含義如下：

源端口號(hào)：指發(fā)送端端口號(hào)，占用2個(gè)字節(jié)；

目的端口號(hào)：指接收端端口號(hào)，占用2個(gè)字節(jié)；

UDP長(zhǎng)度：UDP數(shù)據(jù)報(bào)（包括UDP首部和數(shù)據(jù)部分）的長(zhǎng)度，占用2個(gè)字節(jié)；

UDP校驗(yàn)和：由發(fā)送端計(jì)算并填寫的校驗(yàn)和，占用2個(gè)字節(jié)；

數(shù)據(jù)：UDP數(shù)據(jù)報(bào)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，長(zhǎng)度不固定。

UDP協(xié)議的首部長(zhǎng)度固定是8個(gè)字節(jié)。除了數(shù)據(jù)部分外，其他各字段都固定內(nèi)部格式。UDP協(xié)議的首部結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只提供了最基本的傳輸信息。由于UDP協(xié)議不需提供可靠性、流量控制等高級(jí)的傳輸機(jī)制，因此UDP協(xié)議的首部長(zhǎng)度相比TCP協(xié)議要小得多。

UDP校驗(yàn)

UDP協(xié)議使用一種簡(jiǎn)單的校驗(yàn)和來檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中的完整性和正確性。校驗(yàn)和是在發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)之前計(jì)算的，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的頭部和數(shù)據(jù)部分計(jì)算出一個(gè)校驗(yàn)和值，接收端在接收數(shù)據(jù)報(bào)之后再重新計(jì)算一次校驗(yàn)和值，進(jìn)行校驗(yàn)

總結(jié)

UDP協(xié)議是一種簡(jiǎn)單、高效、實(shí)時(shí)的傳輸協(xié)議，在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景中有著較為重要的應(yīng)用。但是在傳輸保證可靠性方面，需要借助其他機(jī)制來進(jìn)行控制和保障。

TCP

概念

TCP是一種基于連接的協(xié)議，它在傳輸數(shù)據(jù)之前會(huì)先建立連接，然后通過確認(rèn)應(yīng)答、重傳機(jī)制等方式保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。TCP協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包稱為TCP段，它具有可靠性和有序性。

TCP段

TCP協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被包裝為一個(gè)個(gè)的TCP段。每個(gè)TCP段包括頭部和數(shù)據(jù)兩部分，頭部是20個(gè)字節(jié)或40個(gè)字節(jié)，包含了源端口、目的端口、序號(hào)、確認(rèn)號(hào)、窗口大小等信息，用于確認(rèn)應(yīng)答和擁塞控制。

TCP連接管理

TCP協(xié)議通過連接管理機(jī)制建立連接、維護(hù)連接和關(guān)閉連接。TCP連接是一種可靠的虛擬電路，可以在網(wǎng)絡(luò)中可靠地傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)使用三次握手等機(jī)制確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性。

TCP可靠傳輸

TCP協(xié)議通過確認(rèn)應(yīng)答和重傳機(jī)制保證數(shù)據(jù)的可靠性。在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，接收端會(huì)返回確認(rèn)應(yīng)答，告訴發(fā)送端已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)，如果發(fā)送端沒有收到確認(rèn)應(yīng)答，就會(huì)認(rèn)為數(shù)據(jù)丟失，啟動(dòng)重傳機(jī)制。

TCP流量控制與擁塞控制

TCP流量控制與擁塞控制：TCP協(xié)議可以對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行流量控制和擁塞控制，用于限制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠椒€(wěn)穩(wěn)定。

TCP與UDP

TCP協(xié)議與UDP協(xié)議相比，TCP協(xié)議提供了可靠性更好、有序性更好、錯(cuò)誤恢復(fù)性更好的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，但是TCP協(xié)議的傳輸效率要低于UDP協(xié)議，并且TCP協(xié)議需要頻繁地進(jìn)行確認(rèn)應(yīng)答、重傳、擁塞控制等操作，導(dǎo)致傳輸延遲較高，不適用于對(duì)傳輸時(shí)延和數(shù)據(jù)包數(shù)目要求很高的應(yīng)用場(chǎng)景。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-462338.html

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