传输层协议为_教你如何实现《UDP/TCP》可靠网络传输

结构及传动原理

总结一下，好处有

1. 源端口

2.目的港

3.长度UDP用户数据报的长度，其最小值为8

4. 校验和检测UDP用户数据报在传输过程中是否有错误。如果有错误，则丢弃

TCP/IP分为四层，即应用层、传输层、网络层和网络接口层。

IP数据报由报头和数据部分组成。报头的第一部分是固定长度的20字节，这是所有IP数据报所必需的。报头固定部分之后是长度可变的可选字段。

UDP 是面向消息的，发送方的 UDP 为交给应用程序的消息添加报头，然后将其向下传递到 IP 层。

我的理解是

应用层报文传到传输层，如果使用UDP，会加上UDP头，到达IP层，会加上IP头。

UDP数据包包含（8字节UDP头，我们要发送的实际数据）

UDP头包含（源端口，目的端口，数据包长度，校验和）每部分2个字节。

IP数据报包含（20字节IP数据头，UDP数据包）

数据帧包含（帧头、IP包、帧尾）

UDP 既不合并也不拆分应用层交过来的东西，而是保留这些消息的边界。应用层交给 UDP 的消息长度是多少，UDP 就发多少，也就是一次发一个消息。在 UDP 的接收端，IP 层交过来的 UDP 用户数据报在删除报头后，原封不动地交给上层应用进程。

UDP的优点：

UDP是无连接的，也就是在发送数据前不需要建立连接（当然发送数据结束时也没有需要释放的连接），这样就减少了发送数据前的开销和延迟。

无拥塞控制，传输速度快

UDP头开销为8字节，TCP头开销为20字节。

缺点：传输不可靠。基于UDP协议

常用的UDP协议端口有：

1.DNS：用于域名解析服务，将域名地址转换为IP地址。DNS使用端口53。

2、SNMP：简单网络管理协议，用于管理网络设备，在很多网络设备中都有使用，无连接服务体现了它的优势。

3.TFTP（文件），简单文本传输协议

网络传输方式1.对于无连接类型：

没有建立和断开连接的要求，发送方可以随时自由地发送数据。相反，接收方永远不知道何时何地会收到数据。因此，对于无连接的情况，接收方需要始终确认数据是否已经收到。

在面向无连接的通信中，不需要确认对端是否存在，即使接收端不存在或者不能接受数据，发送端仍然可以发送数据。

2. 对于连接类型：

在发送数据之前，需要在发送主机和接收主机之间建立一条连接通信线路。面向连接就好比打电话，输入对方电话号码拨号后，要等对方拿起电话确认接通后，才能进行真正的通话。接通后再把电话接上，就好比切断电源一样。因此，面向连接模式下，在通信传输前后都要进行建立连接和断开连接的特殊处理。

UDP传输方式

UDP（User）用户数据报协议是一种无连接的传输方式，不提供复杂的控制机制。如果在传输过程中丢失了数据包，UDP 不负责重传。即使出现数据包到达顺序错误，也不负责重传。也没有纠错功能。由于 UDP 是无连接的，所以可以随时发送数据。再加上 UDP 本身的处理简单、高效，所以经常用在以下方面：

1. 总包大小较小的通信（DNS）

2. 视频、音频等多媒体通信（即时通讯）

3. 应用程序通信仅限于局域网等特定网络

4.广播通信（广播、多播）

TCP传输方式

TCP（ ）传输控制协议是一种面向连接的通讯服务，只有在确认通讯对端存在的情况下才会发送和接收数据，从而控制通讯流量的浪费。TCP在数据传输过程中提供了各种控制功能，当出现丢包时可以进行重发控制，对乱序的数据包也可以进行顺序控制。TCP最大的特点就是可靠传输：

1.应答机制：对方底层收到消息之后，会进行回复。

2、超时重发：向多方发送一份数据，如果对方在一段时间内没有收到，则过一段时间后再次发送给对方，如果没有回复，则认为对方离线。

3、错误校验：如果收到的数据包的序号混乱，TCP会自动进行排序，保证数据的有序性，如果有重复的数据包，那么重复的数据包会被删除。

4、流量控制：当发送的数据达到网卡缓存区域某个上限时，对方就不会一直发送数据，需要等待对方收到数据，如果网卡缓存区域有空间，再发送，保证不会超出网卡缓存。

可靠性协议

（此部分可靠性协议参考论文《基于UDP的可靠文件传输协议设计与实现》）

我们先来设计最重要的可靠性，在给UDP增加报头之前，我们先定义一个8字节的协议报头，里面是2字节的包标识，2字节的发送序号，2字节的文件指针定位和2字节的数据包中的数据大小信息。数据包标志位表示该数据包是文件数据包、确认包还是其他控制包，发送序号用来表示该数据包的顺序信息，指针定位字节数据用来表示数据包中的数据填在文件的哪个位置，最终的大小信息也是在对文件进行读写数据的时候会用到的。

保证协议可靠性的一般流程是（首先只考虑一对一情况下的单向发送）：

确认机制

本系统的接收方并不是对所有的数据包都进行确认，在以下几种情况下会用到这种确认机制：

1.收件人收到文件信息包时，必须确认是否已收到。

2.接收方在收到结束包时必须进行确认，然后检测该组内的数据包是否丢失。

3.接收方必须在收到所有数据包后进行确认，才能结束文件传输过程。

总结：

当需要实现可靠传输时使用TCP，由于其面向连接，且具有顺序控制、重传控制等机制，可以为应用程序提供可靠传输。

另一方面，UDP主要用于需要高速传输和实时性的通信和广播通信。我们举个例子，通过IP电话拨打电话，如果使用TCP，如果在传输过程中数据丢失，就会重新发送。这样就会导致无法顺利传输通话方的声音，从而导致无法正常通信。而使用UDP，就不会重新发送。因此，不会出现声音到达时有明显延迟的问题。即使丢失了部分数据，也只会影响一小部分通话。另外，UDP还用于组播和广播通信，而不是TCP。因此，应根据应用的用途，按需使用TCP和UDP。

UDP多用于即时通讯、广播等，TCP多用于文件、数据传输。

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