网站如何报备,重庆网站建站推广,电商小程序名字,苏州美丽乡村建设网站1.1、IP协议 当应用层的数据被封装后#xff0c;想要将数据在网络上传输#xff0c;数据究竟要被发往何处#xff0c;又该如何精准的在网络上定位目标机器#xff0c;此时起到关键作用的就是“IP协议”。IP协议的作用在于把各种数据包准确无误的传递给目标方#xff0c;其…1.1、IP协议 当应用层的数据被封装后想要将数据在网络上传输数据究竟要被发往何处又该如何精准的在网络上定位目标机器此时起到关键作用的就是“IP协议”。IP协议的作用在于把各种数据包准确无误的传递给目标方其中两个重要的条件是IP地址和MAC地址。其中IP地址就是所有主机在网络通信中的唯一标识但由于IP地址是稀有资源不可能每个主机都拥有一个IP地址因此路由器里面会记录我们主机的MAC地址通常的IP地址是路由器根据MAC地址生成的而MAC地址是全球唯一的。 举例IP地址就如同是物流线路上的驿站地址而MAC地址就是具体货架上货物的位置。 之前的IP地址采用的IPv4格式目前大部分主机都已向IPv6过渡。
1.1.1、IP地址的组成与分类 IP地址一般由网络标识(NetID)和主机标识(HostID) 两部分组成其中网络标识对应着网络地址表示其局域网属于互联网中的哪一个网络主机标识对应着一台机器的主机地址表示机器属于该局域网络中的哪一台主机。 通常情况下一个IP存在四组数字每组数字对应着八位二进制数字一个IP地址共计32Bit每组之间分别用.隔开其中不同类型的IP地址表示网络标识和主机标识的数字段也不同目前的IP地址主要可分为A、B、C、D、E五大类如下 A类IP
A类地址由8位网络标识24位主机标识组成也就是之前的四组数字中第一组表示网络地址而后三组代表主机地址。网络地址的最高位即首位必须为0其中0和127都为保留位因此A类IP的网络地址范围为1~126(1.0.0.0~126.0.0.0)也就代表着可用的A类网络有126个每个网络中最大可容纳一千多万台主机224-2。 PS为什么A类网络的地址范围是1~126呢 因为A类IP中用8bit表示网络标识首位需要保留为0因此剩下的7bit能够表示的最大数字为127末位127也需保留因此A类网络地址的取值范围为1~126。 示意图如下 例如32.44.128.5这个地址其中第一段代表网络地址剩余三段表示网络中的主机地址。
B类IP
B类地址由16位网络标识16位主机标识组成因此IP中第一段和第二段都为网络标识其中前两位为保留位1、0因此B类IP的网络地址取值范围为128~191(128.0.0.0~191.255.0.0)总计可用的B类网络数量为16382个每个网络中可容纳6万多台主机216-2。B类IP组成示意图如下 例如128.123.11.32这个地址其中前两段为网络地址后两段表示网络中的主机地址。
C类IP
C类地址由24位网络标识8位主机标识组成也就是说整个IP地址中前三段都为网络地址最后一段为主机地址。C类地址中前三位都为保留位即C类网络的最高位必须为1、1、0因此C类网络地址的取值范围为192-223(192.0.0.0~223.255.255.0)粗略计算下来C类网络的数量可达209万左右每个网络中允许存在254台主机28-2组成示意如下 如192.0.0.121这个IP前三段为网络地址最后一段则为网络中的主机地址。
D类IP
D类和后续的E类属于特殊的IP地址D类地址被称为广播或组播地址其最高位必须是1、1、1、0因此取值范围为224~239(224.0.0.0~239.255.255.255)如下 E类IP
E类地址则属于保留的地址为以后接入更多的网络预留的IP其最高位必须为1、1、1、1即E类IP第一段的取值范围为240~255(240.0.0.255~239.255.255.254) 但255.255.255.255这个全1的IP属于特殊含义的地址表示当前子网的广播地址如同全0的IP0.0.0.0代表本机地址一样带有特殊的含义。
IP分类小结 因不同类型的网络IP规模不同所以它们也分别应用于不同的场景如
①A类IP适用于大型网络由于单个网络中可容纳的主机数非常巨大因此常被保留给政府机构使用。②B类IP适用于中型网络一般会被分配给公益组织、中大型企业等。③C类IP适用于小型网络这种IP适用于所有需要网络的个体和小集体如网吧、家庭、个人电脑等。④D类IP用于组播。⑤E类IP用于保留和实验。
1.1.2、子网掩码 子网掩码又被称为网络掩码、地址掩码、子网络遮罩它的作用主要有两个
一、区分IP中网络地址和主机地址。二、划分子网扩大网段内的可用IP数目。
但默认的子网掩码值也并非都相同不同的网络类型存在不同的默认掩码如
A类网络的默认子网掩码255.0.0.0B类网络的默认子网掩码255.255.0.0C类网络的默认子网掩码255.255.255.0
一个子网掩码决定着一个子网独立的单个网络内可容纳的主机数量计算公式为可容纳的主机数量(2的n次方)-2。这个n可以理解为二进制掩码中0的数量例如
A类默认掩码255.0.0.0转换为二进制为11111111.00000000.00000000.00000000后面有24个0因此可容纳的主机数量为(2的24次方)-2即16777214台主机。C类默认掩码255.255.255.0转换为二进制为11111111.11111111.11111111.00000000后面存在8个0因此C类网可容纳主机数量为(2的8次方)-2即254台主机。
修改子网掩码为局域网扩容 在中型企业中经常会碰到一个问题公司使用C类网因此子网内可容纳的主机电脑数量为254台但实际公司的电脑可能超出这个数量如存在440台电脑那此时如何更改路由器的设置可以让440台电脑同时上网呢
方案一增加路由器的数量更改多个路由器配置。方案二通过改变子网掩码的方式为局域网扩容。
对于第一种方案需要增加经济成本因此可以暂不考虑。来看看第二种方案此时将子网掩码修改到多少合适呢计算过程如下
①主机数量/子网可容纳主机的最大数再向上取整即 440/254≈1.73向上取整结果2也就是容纳440台电脑需要2个网段。②子网掩码决定着子网内可容纳的主机总量那么设2的N次方≈主机数量求N 2的N次方440可算出N8即N9最合适因此掩码低位应当存在9个0即11111111.11111111.11111110.00000000转换为十进制255.255.254.0因此最终计算出子网掩码为255.255.254.0最合适。
此时假设路由器的LAN口配置是197.118.0.1那根据第一步计算出的网段数量分配两个子网段197.118.0.1~197.118.1.254即可满足需求采用这种更改子网掩码的方式就在不增加路由器的情况下也能达成了为局域网增加可用IP数的需求。 最终可用IP范围为197.118.0.1/23可用IP地址共计510个。 嗯xxx/23是什么东东其实这个值是子网掩码的简写方式之前算出来的子网掩码为255.255.254.0转换为二进制一共存在23个1因此可以简写为xxx/23。 如何判断两个IP处于同一个网段
两个IP处于同一网段的前提是两个IP的网络标识必须一致那如何计算网络地址呢 网络地址 IP地址 “位与” 子网掩码。 如C类网197.118.0.198、197.118.1.114两个IP子网掩码为255.255.254.0如何计算网络地址首先需要将掩码与IP全部都转换为二进制如下
197.118.0.19811000101.01110110.00000000.11000110197.118.1.11411000101.01110110.00000001.01110010255.255.254.011111111.11111111.11111110.00000000
首先将197.118.0.198网络部分前三段的二进制值同掩码进行位与运算最终可以计算出 11000101.01110110.00000000转换为十进制为197.118.0。 紧接着再197.118.1.114网络部分的二进制值同子网掩码进行位与运算计算结果 11000101.01110110.00000000转换为十进制为197.118.0。 最终可得到结果197.118.0.198、197.118.1.114的网络地址都为197.118.0代表着这两个IP处于同一个网段。
子网掩码小结
子网掩码这块的内容如果你不是专门做网络相关的工程师哪适当了解即可如不理解其内容也无关紧要作为软件开发者并不需要太过深入研究。
1.1.3、IP协议核心流程 经过上述内容学习后我们已经对IP协议中的IP组成、分类、计算等知识已经建立起了基础接下来在重点看看IP协议的核心流程。IP协议核心主要包含IP寻址和路由控制。 前面曾提及网络上任何一台主机都会存在自己的IP地址那么当应用层数据被封装后能够精准定位到目标主机的关键原因就在于IP可以通过IP地址在网络中进行寻址从而让数据到达目的主机。 但在实际的网络通信过程中可能有时数据发送的链路非常遥远如你从中国向日本网友发送一条数据那么由于一些网络抖动、物理介质损坏都会导致数据丢失。但此时又该如何确保数据“安稳”到达目的地呢 为了防止数据由于介质损坏或网络抖动等原因丢失因此会在数据的传输链路中加入一些“中转站”也就是所谓的“路由器”一方面可以备份数据查看数据是否丢失如果丢失会重新发送另一方面也可以控制数据的转发。当然这个控制数据转发的过程也被称为“路由控制”。 正因为路由控制的存在所以即使网络复杂多变也能够通过路由器的控制将数据“安稳”送达至目的主机。 但因数据传输过程中数据从发送方到接收方之间存在的链路是不可预估的因此数据传输的链路上可能会分布很多路由器。本质上数据在链路中传输就是一个个路由器相互之间交换数据报的过程当然这个过程也被称为“跳”。 跳数据包经过一台路由器就是一跳。 好比一个网络中存在四个路由器A、B、C、D如果局域网A中的主机要给局域网D中的主机发送数据从理论上来说就会经过B、C、D三台路由器也就是会经过三跳。 哪当数据到达某个路由器后它如何知道“下一跳”该去往何处呢此时中转的路由器就会解析收到的数据报然后从中解析出IP数据报然后查询自身的路由表从而选择“下一跳”该走的路线最终不断重复该过程直至数据到达目标主机。这种多次转发数据的过程也被称为“多跳路由”。
1.1.4、IPv4与IPv6 目前的网络几乎大部分还是基于IPv4版本但同时大部分应用程序也开始支持IPv6IPv6是“Internet Protocol Version 6互联网协议第6版”的缩写是用于替代IPv4的下一代IP协议也就是下一代互联网的协议。 IPv6相较于IPv4而言主要不同点在于
①地址空间不同IPv4地址采用32位长度IPv6的地址则采用128位长度。②IPv6的路由表会比IPv4更小、更精细。IPv6的组播支持以及对流的支持要强于IPv4。IPv6的安全性更高使用IPv6的用户可对网络层数据进行加密。协议扩充不同IPv6允许协议进行扩充而IPv4不允许。
前述的IP协议分析都是基于IPv4版本而言的因为目前主流的网络版本还是IPv4但如今也逐步向IPv6过渡。
1.2、“面向连接”的TCP可靠传输协议 TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议是面向连接的可靠传输协议是位于传输层的核心协议之一在不可靠的互联网络上IP协议只提供了简单不可靠的包交换但网络中不同主机之间经常需要一种可靠的、类似于管道一样的连接、流机制去稳定传输一些数据如视频、音频、图片等大文件数据。 因此TCP应运而生TCP协议是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端之间字节流传输而专门设计的一个传输协议TCP中采用字节流传输数据。
1.2.1、TCP协议简介
先来看看TCP的报文头结构 TCP报文头结构中的各字段释义如下
①源端口/目的端口指数据发送方的应用进程端口号及接收方的进程端口号。②序号TCP为了保证数据的可靠传输会对分段数据标注序号用于组装和确认数据的正确性。③确认序号当接收方收到接收到本次数据时下次需要发送的数据段序号。④首部表示TCP报文头的长度因为TCP头长度可变性因此需要在头信息中声明每个头的长度。⑤保留位预留一些空间给未来拓展时使用。⑥URG表示本次发送的报文数据中是否紧急数据。⑦ACK确认信号当报文中ACK1的时候表示正确或同意。⑧PSH表示接收方应该尽快将这个报文交给应用层为后续数据腾出空间不要停留在缓冲区。⑨RST如果收到RST1的报文说明与主机的连接出现严重错误如主机崩溃必须释放连接然后重新建立连接。⑩SYN建立一个新连接SYN1表示这是一个请求建立连接的报文段。⑪FIN断开一个连接FIN1表示通知告知对方本段要关闭连接了。⑫窗口大小表示现在允许发送的数据量当到达此值需要ACK确认后才能继续发送数据。⑬效验和 通过CRC算法提供额外的可靠性用于效验数据正确性。⑭紧急指针标记紧急数据在数据字节流中的位置。⑮选项这块属于动态的可选择参数。主要选项如下 最大报文段长度、窗口扩大、时间戳。数据报文段传输的数据内容不属于TCP报文头的范畴内。 当应用层向传输层传递数据时TCP会首先对数据流进行分段将大的数据拆分成一个个的数据报文段然后会将封装好的数据包传递给网络层的IP层。同时为了防止数据在网络传输中丢包TCP也会对每个数据包分配一个序号当接收方成功收到发送的数据后会返回一个ACK确认如果发送方在规定的合理时间RTT内未收到接收方的ACK那么对应的数据包会被认定为已丢失发送方会将该段数据重新传输。 当数据接收完成后TCP会用校验和函数来检验数据是否正确在发送方和接收方都需要计算该值发送方计算后会将该值放在TCP头中携带发送接收方接收到数据后也会再次计算该值再与报文头中的值进行比对确认数据的正确性。 1.2.2、连接管理机制 - 三次握手与四次挥手 由于TCP是基于管道连接式通信的协议因此在数据传递之前必须要先建立连接当数据传输完毕后也必须要关闭连接。因此这就引出了面试过程中人尽皆知的问题“为什么TCP是三次握手四次挥手” 想要了解清楚这个问题的答案那么得先了解TCP建立与关闭连接的过程。 TCP的三次握手 所谓的TCP三次握手其实是指TCP建立连接的过程因为TCP属于可靠性的传输协议因此在发送数据前必须要先确保发送/接收数据的双方状态正常因此需要经过“三次握手”的过程具体如下 ①客户端向服务端发送建立连接的数据包SYN1,seqx然后进入syn-send等待确认连接状态。 SYN1代表请求建立连接。seqx当前数据包的序号。②服务端接收到请求建立连接的数据包后允许建立连接的情况下会返回响应报文SYN1,ACK1,seqy,ackx1给客户端。 SYN1TCP是双全工协议因此服务端也需向客户端发送SYN1信号。ACK1确认客户端建立连接的请求。seqy表示当前服务端返回给客户端的序号。ackx1确认客户端序号x之前的请求都已收到。③因为是双全工协议连接是双向的因此客户端也需确认一下服务端的连接请求收到服务端的SYN1后也需返回ACK1,seqx1,acky1的数据包。 ACK1表示确认服务端的连接建立请求。seqx1当前数据包的请求序号。acky1确认服务端序号y之前的数据都已成功接收。
经过如上三个步骤客户端和服务端双方之间确认请求后连接会成功建立紧接着双方都会处于estab-lishen状态数据可以正常传输。 当然这个过程略微有些难理解换个日常生活的例子来快速理解一遍 ①特种兵-竹子我是竹子熊猫收到请回答收到请回答②指挥部-熊猫熊猫收到我是熊猫竹子能收到吗收到请回答③特种兵-竹子竹子收到竹子收到通话开始.........
TCP的四次挥手
当“三次握手”完成后客户端和服务端之间会成功建立连接从此开启双方端到端之间的数据传输当一方数据传输完成后会尝试中断连接因此又会经历“四次挥手”的过程如下 ①客户端完成数据传输后会发出FIN1,sequ关闭连接的报文然后等待服务端响应。 FIN1代表请求关闭连接。sequ请求序号。②服务端收到客户端的“关闭”请求后会给客户端返回确认关闭的报文ACK1,seqv,acku1。 ACK1确认客户端“关闭连接”的请求。seqv请求序号。acku1确认客户端序号u及其以前的数据都已成功接收。客户端传输完成数据后会告诉服务端自己要关闭连接了但服务端可能数据还未传输完成因此会继续传输自己的数据直至自身的数据也传输完成后也会告诉客户端自己也要关闭连接了。③服务端传输完成自己的数据后向客户端发送关闭连接的报文FIN1,ACK1,seqw,acku1。 FIN1表示自己也要“关闭连接”了。ACK1确认收到了之前的数据。seqw请求序号。acku1确认客户端序号u之前的数据都已成功接收。④客户端接收到服务端“关闭连接”的请求后给服务端响应确认报文ACK1,sequ1,ackw1。 ACK1确认服务端“关闭连接”的请求。sequ1请求序号。ackw1确认服务端序号w之前的数据都已成功接收。
前面提及过因为TCP是双全工的协议因此双方都可以主动释放连接在TCP中当一方数据传输完成后就会主动关闭连接也就会经历“挥手”的过程同样我们也可以举个通俗一些的例子来认识这个过程
①特种兵-竹子竹子汇报完毕请指示②指挥部-熊猫指挥部收到..*/?..!^...继续说完自己要交代的任务。③指挥部-熊猫这里是熊猫任务已指示完毕④特种兵-竹子竹子收到中断通话.........
三次握手是指TCP建立连接需要发送三个数据包主要目的是在于为了确认双方的接收能力和发送能力是否正常、指定自己的初始化序列号为后面的可靠性传送做准备。
四次挥手是指TCP关闭连接时需要发送四个数据包主要目的在于当客户端发送完数据后给服务端发送“我要关闭连接了”的请求然后服务端告知客户端收到了“关闭请求”但此时服务端会继续向客户端传输未发送的数据客户端也照旧可以接收服务端的数据直到服务端的数据传输完成后服务端也会发出“关闭连接”的请求客户端同意后最终才会断开连接从而保证数据正常可靠的交互。 本质上“三次握手与四次挥手”就是在指TCP建立与关闭连接的过程搞明白建立和关闭连接的过程后再来看看最开始的问题“为什么TCP是三次握手四次挥手” 为什么TCP是三次握手四次挥手 因为建立连接“握手”时当服务端接收到“客户端想与服务端建立连接”的请求后可以立马返回“同意与客户端建立连接”报文客户端也确认建立连接后就可以称为“握手完成”。 但关闭连接时的“挥手”因为一方数据传输完成后就会提出关闭连接不过另外一方可能还依旧存在数据未发送完成因此服务端就不能在“确认关闭”连接的时候也同时发出“关闭连接”的请求因为自己的数据还没发送完成呢所以会等到自身的数据全部传输后再主动向客户端发起一次“关闭连接”的请求等待客户端“确认关闭”后从而完成整个“挥手”动作。
1.2.3、TCP中的沾包问题 要理解“TCP沾包”问题之前首先要理解TCP传输数据的方式。TCP在传输数据时会给每个分割后的报文段分配一个序号接收方在收到数据后会按照序号排好然后将其放置在TCP缓冲区中。同时TCP为了提升传输速度若连续几次发送的数据都很少TCP会根据优化算法把多个数据合并成一个包发出。 沾包问题多个数据包在一块儿无法确定每个数据包之间的分割边界因此从应用层的角度看来就好像多个数据包“沾”在了一起。 对于TCP传输层而言发送方和接收方都有可能造成数据沾包问题。 发送发导致的数据沾包问题TCP为了优化传输速度往往会等收集到足够多的数据后才发送一包数据因此发送发传输的数据就出现了沾包问题。 还有一种情况则是当需要发送的数据大于MSS规定那么TCP就会对数据包进行拆包一个数据包会被分开传输最终导致数据出现沾包问题。 接收方导致的数据沾包问题TCP中如果数据被接收后应用程序没有及时读取缓冲区中的数据报文就会导致缓冲区中堆积大量的报文数据。这种情况下站在TCP层的角度而言看到的是一个个的数据报文依次排列着但对于应用层的程序来说看到的就是一串连续的字节流数据应用程序无法知道每个数据包之间的分割边界站在应用层的角度来看所有的数据包就好像都“沾”在一起了一样应用程序根据预先设定好的大小从缓冲区中接收数据最终会一次性读取到多包数据。
沾包问题解决方案
①当使用TCP短连接时不必考虑沾包问题。②当发送无结构数据如文件传输时也不需要考虑沾包问题因为这类数据只管发送和接收保存即可。③如果使用长连接那么则需要考虑沾包问题 如果发送的报文都是相同的结构那么可以在首部中添加数据长度接收方根据首部中记录的数据大小读取数据。将每个数据包封装成固定长度不够的用0补齐接收方每次按照固定大小读取数据即可。在数据之间设置边界比如添加特殊符号这样接收方收到数据时根据特殊符号分割数据即可。
1.2.4、TCP协议中的其他核心概念 因为TCP既要保证可靠性同时又要尽可能提高传输性能所以整个TCP设计的尤为复杂牵扯出的概念也很多比如为了保证数据的可靠传输TCP中提供的机制
效验和数据接收完成后进行效验。序列号数据按顺序传输和接收。确认应答收到数据之后返回ACK应答。超时重试超出规定时间后发送方未收到ACK应答则会重新再次发送数据。连接管理建立和管理连接时都会经历三次握手、四次挥手确保数据可靠传递。流量控制TCP根据接收端的处理能力, 来决定发送端的发送速度避免丢包。拥塞机制TCP采用慢启动机制由于网络拥塞情况不确定刚建立连接时会先发送少量数据的包“摸清楚”网络拥塞程度后再优化成合适的数据包大小传输。
在确保了数据可靠传输的同时TCP也提供了一堆机制尽可能提高数据传输性能
滑动窗口因为接收一条数据返回一个ACK这种应答机制大大影响了传输效率因此TCP中引入了一个新概念窗口窗口大小是指无需等待ACK就可继续发送数据的最大值当收到第一个ACK确认应答后窗口向后移动发送后续的数据因为这个窗口不断向后滑动所以叫做滑动窗口。快速重传结合上述的滑动窗口机制当某个数据出现丢包时接收方会持续向发送方传输相同的ACK应答序号当发送方连续三次接收到相同的应答序号时就会对该序号的数据报进行重发。延迟应答接收方应答速度越快那么窗口会越小而延迟应答就是指接收端稍等一会儿后再发送应答信号应答速度越慢窗口越大网络吞吐量就越大传输效率就越高但受到数量和时间的限制。捎带应答在一般数据的传输过程中大多数情况下都是一发一收的过程因此ACK应答可以“搭数据的顺风车”和接收方回应的数据报文一起返回如三次握手中的第二次握手采用的就是捎带应答机制ACK应答信号和建立连接的数据报一起发送给了客户端。
同时TCP协议中每建立一条连接都会维持九个定时器可以适当了解
超时重传定时器超出规定时间范围后未收到应答信息对数据进行重发。保活定时器如果已建立的连接超出规定时间后还没有数据交互则保活定时器超时向对端发送保活探测包根据客户端的反馈决定是否继续维持连接如客户端正常则重置定时器时间如客户端异常则关闭TCP连接。持续定时器也被称为零窗口探测定时器当接收方缓冲区数据满了之后会在应答报文中通知发送方将窗口置0阻止发送方继续发送数据。当缓冲区数据被读取后会再向发送方发出一个ACK通知发送方可以继续传输数据但为了防止该ACK丢失导致死锁现象出现发送方也会启动零窗口探测定时器每隔一段时间发送方会主动发送探测包迫使接收端响应从而得知其接收窗口有无打开。ACK延迟定时器延时应答的定时器和超市重传定时器功能类似。SYNACK定时器新建连接时等待ACK应答的定时器超出时间后会关闭连接。FIN_WAIT2定时器关闭连接时等待ACK的定时器超时后会取消“关闭连接”。ER延迟定时器、PTO定时器、TIME_WAIT定时器这三玩意儿没研究过。
1.3、“面向无连接”的UDP不可靠传输协议 UDP(User Datagram Protocol)协议是传输层的一个不可靠传输协议它为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的IP数据包的方法。在传输层中与TCP协议互补UDP除了给应用层提供了发送数据包的功能外几乎没有做任何其他事情。而面向连接的TCP恰恰相反几乎做了所有的事情。 刚刚提到过UDP仅为应用层提供了发送数据报的功能主要就是指UDP对IP协议的扩充
①建立在IP协议的基础上扩展出端口号可使数据分发到具体的应用程序。②建立在IP协议的基础上扩展出数据传输过程中的数据差错效验机制。
接下来先看看UDP的报文头结构。
1.3.1、UDP的报文头 对比TCP复杂的报文头结构UDP的头部就显得比较简单了整个头共8字节
①源端口/目的端口指数据发送方的应用进程端口号及接收方的进程端口号。②报文长度HeaderData的总长度因为UDP头为8字节所以该值最小为8。效验和检测UDP数据报在传输中是否有错有则丢弃UDP检验和并非必须的就算效验时检测出错误也仅只是丢弃数据包不会对数据进行纠正也就是不会重发数据报。
1.3.2、UDP核心流程 UDP是一个无连接的协议因此采用UDP传输协议的程序在传递数据时不会存在建立/释放连接的过程。当数据需要传输时会对于应用层的数据简单的封装也就是加上自己的UDP头后直接会将数据丢给IP层然后交由链路传输。 正因为如上特性因此UDP的传输速度仅受到数据生成的速度、计算机算力和传输带宽的限制。 在接收端UDP会把每个消息段放在队列/缓冲区中程序每次从队列中读一个消息段。当然接收端收到数据后也会对数据做效验但效验完成后如若数据存在差错那UDP只会单纯的丢弃该数据包不会要求发送端重发数据。 因为由于UDP高效的传输性能因此常备应用在广播通知、音频通话、视频传输等多媒体数据流业务而且这类业务中如果有一个数据包丢失在很短的时间内就会有另一个新的数据就会替换它因此就算数据传输不可靠也无关紧要。 1.3.3、UDP中的丢包问题 由于UDP的不可靠传输因此数据出现丢包是很常见的事情一般UDP中造成数据丢包的原因主要如下
①接收端处理数据时间过长导致不同包之间的数据处理间隔时间过长造成丢包。②UDP单个数据包过大导致缓冲区快速被填满接收端程序来不及处理造成丢包。③发送端数据发送频率过快接收端处理速度跟不上从而导致数据丢包。④发/收双方之间存在网络不稳定导致数据无法正常分发从而导致丢包。一般来说丢包的原因很简单要么是网络问题要么就是接收方处理速度跟不上导致的。
丢包问题解决方案
①如果是数据包过大造成丢包那么则可以切割数据后分批次发送。②如果是发送频率过高导致丢包可以适当控制频率/减小流量或调大缓冲区。③如是缓冲区最大了还是由于处理不过来导致数据丢包那么可以在程序内再实现一个缓存区先读取数据到程序中缓存从而提升接收端的吞吐量。④如果程序中对于丢包容忍率很低那么可以自己实现重发机制或直接切换TCP实现。
1.3.4、TCP与UDP之间的区别
TCPUDP面向连接面向无连接可靠信息传输不可靠信息传输字节流传输报文传输传输速度慢传输速度快仅支持点对点通信支持一对一、一对多、多对多通信具备拥塞机制和流量控制不具备拥塞机制和流量控制TCP首部至少20个字节UDP首部仅8个字节
