计算机网络相关知识整理（三）

传输层

UDP协议

总结：UDP把IP数据报包了一层，加了端口和校验和，提供差错检测

UDP数据报分为首部和用户数据部分，整个UDP数据报作为IP数据报的数据部分封装在IP数据报中，UDP数据报文结构如图所示：

UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节，
1.源端口： 源端口号，需要对方回信时选用，不需要时全部置0.
2.目的端口：目的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。
3.长度：UDP的数据报的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部），最大长度65535
4.校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃。
该字段是可选的，当源主机不想计算校验和，则直接令该字段全为0.
当传输层从IP层收到UDP数据报时，就根据首部中的目的端口，把UDP数据报通过相应的端口，上交给应用进程。
如果接收方UDP发现收到的报文中的目的端口号不正确（不存在对应端口号的应用进程0,），就丢弃该报文，并由ICMP发送“端口不可达”差错报文给对方。

TCP UDP的区别

• TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的
• UDP程序结构较简单
• TCP 是面向字节流的，UDP 是基于数据报的
• TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包
• TCP 保证数据顺序，UDP 不保证

TCP应用场景：效率要求相对低，但对准确性要求相对高的场景。因为传输中需要对数据确认、重发、排序等操作，相比之下效率没有UDP高。举几个例子：文件传输（准确高要求高、但是速度可以相对慢）、接受邮件、远程登录。

UDP应用场景：效率要求相对高，对准确性要求相对低的场景。举几个例子：QQ聊天、在线视频、网络语音电话（即时通讯，速度要求高，但是出现偶尔断续不是太大问题，并且此处完全不可以使用重发机制）、广播通信（广播、多播）。

使用UDP的协议 DNS DHCP

面向报文（UDP）和面向字节流（TCP）的区别

面向报文的传输方式是应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。若报文太长，则IP层需要分片，降低效率。若太短，会是IP太小。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。这也就是说，应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。
面向字节流的话，虽然应用程序和TCP的交互是一次一个数据块（大小不等），但TCP把应用程序看成是一连串的无结构的字节流。TCP有一个缓冲，当应用程序传送的数据块太长，TCP就可以把它划分短一些再传送。如果应用程序一次只发送一个字节，TCP也可以等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。

UDP校验和

参考文献：

https://blog.youkuaiyun.com/aa1928992772/article/details/85240358

网络层

IP协议

• 版本号：目前的版本号为4，即IPv4
• 首部长度：指的是首部占32bit字的数目，包括选项长度
• 服务类型（TOS）：（现在大多数的TCP/IP实现不支持TOS特性）4bit的TOS分别代表：最小延迟，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。4bit只能置其中1bit，如果4bit均为0，则为一般服务。
• 总长度字段：整个IP数据报的长度，以字节为单位。总长度是IP首部中必要的内容
• 标识字段：唯一地标识主机发送的每一份数据报。
• 标志字段：会在IP分片和重组的时候使用到。标志字段的最低位记为MF,中间的一位记为DF。MF=1表示后面还有分片。DF=0时，才能进行分片。
• TTL(time-to-live)：设置了数据可以经过的最多的路由器数，每经过一次路由器，该值-1.
• 首部检验和：是根据IP首部计算的检验和码。
• 源地址：
• 目的地址：
• 任选项：（一般没有）包括以下内容
• • 安全和处理限制
  • 记录路径（每个路由器都记录它的IP地址）
  • 时间戳
  • 宽松的源站选路
  • 严格的源站选路

IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。

A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是0，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。

为什么要进行IP分片

每一种物理网络都会规定链路层数据帧的最大长度，称为链路层MTU(Maximum Transmission Unit).IP协议在传输数据包时，若IP数据报加上数据帧头部后长度大于MTU，则将数据报文分为若干分片进行传输，并在目标系统中进行重组。比如说，在以太网环境中可传输最大IP报文大小（MTU）为1500字节。如果要传输的数据帧大小超过1500字节，即IP数据报长度大于1472(1500-20-8=1472，普通数据报)字节，则需要分片之后进行传输。