Transport Layer

传输层的功能

  ”传输层”的功能,就是建立”端口到端口”的通信。相比之下,”网络层”的功能是建立”主机到主机”的通信。只要确定主机和端口,我们就能实现程序之间的交流。因此,Unix系统就把主机+端口,叫做”套接字”(socket)。有了它,就可以进行网络应用程序开发了。

  同一台主机上有许多应用都要用到网络,为了确定从网络接收到的数据包是传输给哪个应用的,就需要一个参数,来表示这个数据包到底传输给哪个进程。这个参数就叫做“端口”(port)(端口有多个定义,软硬件的端口不同),这个端口其实就是每一个使用网卡的程序的编号。

  ”端口”是0到65535之间的一个整数,正好16个二进制位。其中,0到1023的端口被系统占用,用户只能选用大于1023的端口。(例如:比如用于浏览网页服务的80端口,用于FTP服务的21端口等等)

UDP协议

  现在,我们必须在数据包中加入端口信息,这就需要新的协议。最简单的实现叫做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。
UDP_packet
  ”标头”部分主要定义了发出端口和接收端口,”数据”部分就是具体的内容。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:
ethernet_packet1
  UDP数据包非常简单,”标头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。

TCP协议

  UDP协议的优点是比较简单,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、实现困难、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数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。