计算机网络漫谈之UDP和TCP

计算机网络漫谈之传输层咱们讨论了如果需要确定一个计算机上的不同网络程序（比如QQ和浏览器），需要端口的标识，但是IP头部和帧的头部都没有端口的标识字段，需要新的协议。和前面IP协议的实现套路一样，我们需要一个空间来存放端口号，因此就有了传输层的协议TCP和UDP。最简单的实现就是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”部分主要定义了源端口和接收端口，”数据”部分就是具体的内容。具体的Head结构如下所示：

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：

目前我们的数据包更加完善了，也更加能体现层层封装的意思。绿色头部是UDP头部，红色头部是IP头部，蓝色头部是帧的头部，”上层标头+数据”作为下层的数据。

UDP协议的优点是比较简单（它的数据包包头几乎只有端口和长度），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（TCP三次握手、四次挥手等）、实现困难（数据重传机制、流量控制机制等）、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数据包也是由“标头”和“数据”组成的。当然，“标头”是重点。下面我们一起来看看TCP数据包的“标头”：

明显比UDP的数据包“标头”复杂多了，我们下面来依次解释每个字段的含义。我尽量以最简单的方式来解释每个字段，目前你大概知道是干什么的就行了：

源端口与目的端口: 各占16位，分别写入源端口号和目的端口号。
32位序列号: 占32位，能唯一标识一次通信中的数据包序号，可以看作是一个数据包的ID。
32位确认序列号: 占32位，作为确认收到使用，比如如果想确定上面32位序列号，就把此值填为其值加1。
首部长度: 占4位.表示整个“标头”的长度，所以TCP报头最大为60字节。
URG: 占1位，紧急指针标志位,当URG=1时,表明紧急指针字段有效.它告诉系统中有紧急数据,应当尽快传送,这时不会按照原来的排队序列来传送.而会将紧急数据插入到本报文段数据的最前面。
ACK: 占1位，当ACK=1时,确认序列号才有效,当ACK=0时,确认序号ack无效。
PSH: 占1位，推送操作,很少用,没有了解。
RST: 占1位，当RST=1时,表明TCP连接出现严重错误,此时必须释放连接。 (9)SYN: 占1位，请求连接的标志。
FIN: 占1位，释放链接的标志.
16位窗口的大小：占16位，表示期望对方发送的字节数。
16位检验和: 占16位，用于检验包数据是否正确。
紧急指针: 占16位，只有当URG=1时的时候,紧急指针才有效,它指出紧急数据的字节数。

巴特西

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