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TCP与UDP协议详解

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21页

本文档详细阐述了传输层的两大协议：TCP/UDP协议。对TCP 中的链接管理（握手过程与挥手过程），可靠传输、流量控制进行了详细的介绍，图文并茂，希望能帮到大家！

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TCP/UDP 通信原理

一、传输层概述

1、传输层存在的必要性

由于网络层的分组传输是不可靠的，无法了解数据到达终点的时间，无法了解数据未达

终点的状态。因此有必要增强网络层提供服务的服务质量。

2、引入传输层的原因

面向连接的传输服务与面向连接的网络服务类似，都分为建立连接、数据传输、释放连

接三个阶段；编址、寻址、流控制也是类似的。无连接的传输服务与无连接的网络服务也非

常类似。一个很显然的问题：既然传输层的服务与网络层的服务如此相似，那么为什么我们

还要两个独立的层呢？

原因在于：传输层的代码完全运行在用户的机器上，但是网络层主要运行在由承运商控

制的路由器上。试想以下几种情况？

① 网络层提供的服务不够用；

② 频繁的丢失分组；

③ 路由器时常崩溃。

用户在网络层上并没有真正的控制权，所以他们不可能用最好的路由器或者在数据链路

层上用更好的错误处理机制来解决服务太差的问题。唯一的可能是在网络层之上的另一层中

提高服务质量。这就是传输层存在的必要性。

传输层的任务：在源机器和目标机器之间提供可靠的、性价比合理的数据传输服务，并且

与当前使用的物理网络完全独立。

3、传输层的功能

数据传送，不关心数据含义，进程间通信。

弥补高层（上 3 层）要求与网络层（基于下 3 层）数据传送服务质量间的差异（差错率、

差错恢复能力、吞吐率、延时、费用等），对高层屏蔽网络层的服务的差异，提供稳定和一

致的界面。

4、传输层协议与网络层协议的主要区别

网络层（IP 层）提供点到点的连接即提供主机之间的逻辑通信，传输层提供端到端的连

接——提供进程之间的逻辑通信。

5、传输层的用途

传输层将数据分段，并进行必要的控制，以便将这些片段重组成各种通信流。在此过程中，

传输层主要负责：

① 跟踪源主机和目的主机上应用程序间的每次通信；

② 将数据分段，并管理每个片段；

③ 将分段数据重组为应用程序数据流；

④ 标识不同的应用程序。

6、端口的概念

运行在计算机中的进程是用进程标识符来标志的。运行在应用层的各种应用进程却不应

当让计算机操作系统指派它的进程标识符。这是因为在因特网上使用的计算机的操作系统种

类很多，而不同的操作系统又使用不同格式的进程标识符。为了使运行不同操作系统的计算

机的应用进程能够互相通信，就必须用统一的方法对 TCP/IP 体系的应用进程进行标志。

解决这个问题的方法就是在运输层使用协议端口号(protocol port number)，或通常简称

为端口(port)；当传输层从网络层收到数据后，根据传输层协议中的端口号将数据交付给相

应的应用进程。

虽然通信的终点是应用进程，但我们可以把端口想象是通信的终点，因为我们只要把要

传送的报文交到目的主机的某一个合适的目的端口，剩下的工作（即最后交付目的进程）就

由 TCP 来完成。

在通常情况下，端口好被划分为三段：

端口范围

端口类别

0 到 1023

公认的端口号，一般为服务端使用

1024 到 49151

已注册的端口号

41952 到 65535

动态或者私用端口号，一般为客户端使用

二、 DUP 的基本原理

1、UDP 概述

UDP 是一个简单的面向数据报的传输层协议（用户数据报协议），UDP 在传输数居前不

需要先建立连接，远程主机在收到数据后也无需返回任何确认信息。基于 UDP 进程的每个

输出操作都产生一个 UDP 数据报，并封装成一份待发送的 IP 数据报。如下图(UDP 的封装)

在网络层协议的数据服务上加上数据包的分用、复用以及差错检测即为用户数据报协议

（UDP 协议），主要有以下特征：

（1）无连接，；

（2）尽最大阻力交付，不需要维持复杂的链路信息；

（3）面向报文，不对应用层的数据进行合并和拆分；

（4）没有拥塞控制，即发送端不会考虑网络传输的情况；

（5）支持 n：n 的交付通信（n >= 1）;

（6）首部开销小，有利用提高数据传输效率。

2、UDP 的首部格式

（1）源端口号，表示本地的应用层进程；

（2）目的端口，报文交付目的进程；

（3）用户数据报长度，最小值为 8 个字节（仅有首部）；

（4）检验和，用于检验 UDP 数据报在传输的过程中是否有错。

3、UDP 客户端/服务器程序的交互过程

源端口号目的端口号用户数据包长度数据检验和数据部分

2 2 2

UDP首部

三、 TCP 的基本原理

1、 TCP 概述

TCP 是提供的面向连接的服务，即在传送数据之前要先建立连接，数据传输结束后要释

放连接。TCP 与 UDP 不同，不提供广播和多播服务，由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的

运输服务，故不可避免地增加了许多的开销，如确认机制，流量控制，计时功能，连接管理

拥塞控制等等，由于传输的复杂性，不仅增加了首部开销，而且占用了相当部分的处理机资

源。

Socket()

Sendto()

Recvfrom()

Close()

Socket()

Bind()

Recvfrom()

Sendto()

一直阻塞到收

到来自客户端

的数据

处理请求

数据（请求）

数据

（

应答

）

UDP客户端

UDP服务器

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yungkit

2015-04-23

介绍很详细，多谢分享

20.域名解析的过程和步骤？ 21.列举常见的网络协议？ 22.ARP协议工作原理？ 23.TCP/IP协议三本书名？ 24.简述snmp协议？ 25.Socket通信流程？ 26.TCP和UDP的区别？ 27.网络七层协议？ 28.C/S架构中，当服务器给客服端发送数据时，客服端离开，服务器怎么判断？ 29.说说TCP三次握手？发送的是什么内容？TCP报头内容？多任务系统环境下经常用到函数阻塞和非阻塞状态，其区别是什么？

《TCP/IP协议详解》（卷1：协议）、《TCP/IP协议详解》（卷2：实现）和《TCP/IP协议详解》（卷3：TCP事务协议、HTTP、NNTP和UNIX域协议）。 24. SNMP协议： SNMP（Simple Network Management Protocol）是一种用于...

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Jomie

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