TCP/UDP數(shù)據(jù)報(bào)的傳遞

在TCP/IP的傳輸層中提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，即TCP和UDP。在Internet北京網(wǎng)站建設(shè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，傳輸層占有很重要的位置，需要從這兩種傳輸服務(wù)的數(shù)據(jù)單元格式來分析它。

首先，在傳輸層有一個(gè)非常重要的概念引用，即端口。

1.端口

端口用于區(qū)分不同應(yīng)用進(jìn)程或不同連接的數(shù)字序號(hào).在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)同時(shí)打開多個(gè)IE瀏覽窗口瀏覽不同站點(diǎn)的Web資源，或者還有其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用窗口。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每打開一項(xiàng)應(yīng)用就意味著至少開啟了一個(gè)進(jìn)程(何謂進(jìn)程請(qǐng)參考第11章問題4-1)，打開多個(gè)IE窗口，就開啟了多個(gè)進(jìn)程。那么，應(yīng)用層各進(jìn)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報(bào)通過傳輸層服務(wù)時(shí)，就會(huì)遇到TCP或UDP同時(shí)為多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程提供并發(fā)服務(wù)的問題，即多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程可能需要通過同一個(gè)TCP或UDP協(xié)議的服務(wù)訪問點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，見圖4-6。

為了區(qū)別上層不同的應(yīng)用進(jìn)程或連接，應(yīng)用層協(xié)議與傳輸層協(xié)議交互時(shí)，傳輸層使用了不同的端口號(hào)來描述上層各應(yīng)用程序在傳輸層的通信路徑。因此，端口號(hào)對(duì)于上層應(yīng)用進(jìn)程來說是一個(gè)非常重要的識(shí)別標(biāo)志。端口號(hào)分為兩大類:一類是周知端口，另一類是動(dòng)態(tài)端口。

1)周知端口

周知端口(Well Known Ports):從。到1023.這些端口被緊密綁定于一些服務(wù)中，并表明了該種服務(wù)的應(yīng)用層協(xié)議。這類端口采用全局分配，是一種集中控制方式。由一個(gè)公認(rèn)的中央機(jī)構(gòu)根據(jù)用戶服務(wù)需要進(jìn)行統(tǒng)一分配，并將結(jié)果公布于眾。如80端口就明確告知所有客戶，應(yīng)用層是HTTP協(xié)議通信，21端口是FTP協(xié)議通信等。若有一提供Web服務(wù)的服務(wù)器，并希望全世界的用戶都能訪問其資源，那它必須開啟80端口并守候在該端口上，等待隨時(shí)為客戶提供HTTP服務(wù).

2)動(dòng)態(tài)端口

動(dòng)態(tài)端口(Dynamic Ports):從1024到65535。之所以稱為動(dòng)態(tài)端口，是因?yàn)樗鼈円话悴还潭ǚ峙浣o某一特定的應(yīng)用。這類端口采用本地分配，是一種動(dòng)態(tài)控制方式。如某一進(jìn)程需要傳輸層服務(wù)時(shí)，該進(jìn)程首先要向本地操作系統(tǒng)提出端口申請(qǐng)，操作系統(tǒng)從可用的動(dòng)態(tài)端口號(hào)中隨機(jī)返回一個(gè)本地未用的端口號(hào)，該進(jìn)程再通過系統(tǒng)調(diào)用將進(jìn)程與申請(qǐng)得到的端口號(hào)綁定.當(dāng)這個(gè)進(jìn)程關(guān)閉時(shí)，同時(shí)也釋放了所占用的端口號(hào)。

【舉例】客戶端開啟Yahoo Messger應(yīng)用，那么在客戶端至少要開啟兩個(gè)會(huì)話進(jìn)程，通過隨機(jī)獲得的兩個(gè)動(dòng)態(tài)端口分別與Yahoo服務(wù)器端和賬戶驗(yàn)證中心端建立連接.比如:一個(gè)進(jìn)程連接是本地端口2192與Yaho。服務(wù)器端口5050的連接，另一個(gè)進(jìn)程是本地端口2196與Yahoo賬戶驗(yàn)證中心端口433的連接。

2192和2196是客戶端動(dòng)態(tài)分配的端口號(hào)，433是Yahoo賬戶驗(yàn)證中心端的服務(wù)端口，5050是Yahoo服務(wù)器端的服務(wù)端口(這里服務(wù)端端口5050從動(dòng)態(tài)端口號(hào)里指定，這種情況在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有很多，如QQ應(yīng)用等)。

當(dāng)客戶與某在線好友通過YahooMessger聊天窗口進(jìn)行文字聊天時(shí)，在客戶端將會(huì)再建立一個(gè)新的會(huì)話進(jìn)程，比如:本地端口5101與對(duì)方端口4548的連接。如果要給某離線好友留言，留言信息將會(huì)從本地通過本地端口2192與Yahoo服務(wù)端端口5050已建立的連接傳遞給Yahoo服務(wù)器端，然后由Yahoo服務(wù)器代理傳遞該留言信息給對(duì)方。

常用的周知端口號(hào)見表4-1。
2. TCP/UDP協(xié)議

1) TCP協(xié)議

TCP(Transmission Control Protocol)傳輸控制協(xié)議，是一種面向連接的、可靠傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。

何謂面向連接，在對(duì)等傳輸層間傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送端與接收端必須先建立一條用于傳輸數(shù)據(jù)的邏輯通信鏈路(TCP的“三次握手”，見后文解釋)，數(shù)據(jù)傳輸完畢還需要斷開此連接。之所以是可靠傳輸，是因?yàn)門CP能確保發(fā)送端與接收端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?不丟失、不誤傳)，即接收端每收到發(fā)送端對(duì)應(yīng)層傳送來的TCP數(shù)據(jù)報(bào)，校驗(yàn)無誤后都要向發(fā)送端回送確認(rèn)信息，否則發(fā)送端就要重發(fā)。這樣的數(shù)據(jù)傳輸方式就如同我們?nèi)粘Ｉ钪写螂娫捦ㄐ乓粯樱紫纫⑼ㄔ掃B接，然后開始通話，最后斷開連接。故這種服務(wù)方式的數(shù)據(jù)傳輸適合一次傳輸大批數(shù)據(jù)并要求可靠傳輸?shù)膽?yīng)用中。

2) UDP協(xié)議

UDP(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，是一種面向非連接的、不可靠傳輸?shù)暮唵瓮ㄐ艆f(xié)議。

UDP的無連接通信，即發(fā)送端UDP收到上層應(yīng)用傳遞下來的數(shù)據(jù)報(bào)，添加UDP協(xié)議頭信息后就直接向下交付給網(wǎng)絡(luò)層。其不可靠傳輸，即接收端收到UDP數(shù)據(jù)報(bào)后，對(duì)校驗(yàn)沒問題的數(shù)據(jù)報(bào)直接向上層提交報(bào)文數(shù)據(jù)，不需要向發(fā)送端回送確認(rèn);而校驗(yàn)有問題的數(shù)據(jù)報(bào)則直接丟掉。因丟掉的數(shù)據(jù)報(bào)不需要重傳，故無法保證傳送數(shù)據(jù)的完整性.這種數(shù)據(jù)傳輸方式就如同我們?nèi)粘Ｉ钪型ㄟ^郵局郵遞普通信件一樣，發(fā)信方將信件投人某郵遞信筒即可，不用關(guān)心信件是否能送到;收信方收到信件后也不裕要向發(fā)信方確認(rèn)。

這種服務(wù)方式的數(shù)據(jù)傳輸適合一次傳輸小量、可靠性要求不高的應(yīng)用中。

如圖4-7所示，應(yīng)用層要求傳輸層提供可靠傳輸服務(wù)的有HTTP, FTP, Telnet和SMTP等，它們都需要高度的可靠性和完整性。

而TFTP以及SNMP在兩端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均是很簡單的數(shù)據(jù)，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置信息或網(wǎng)絡(luò)管理信息，通過UDP能達(dá)到基本的數(shù)據(jù)傳輸需求。還有像QQ等即時(shí)通信工具，在網(wǎng)絡(luò)通信良好的情況下，語音數(shù)據(jù)均優(yōu)先使用UDP進(jìn)行傳輸。因?yàn)槭褂肬DP可減少信道的額外開銷，不需要建立連接、維持連接，更不需要在端到端之間傳遞確認(rèn)消息;UDP協(xié)議頭本身比TCP小很多，也減少了信道占用帶寬，提高了信道的數(shù)據(jù)傳輸速率。