IP：把數(shù)據(jù)包送達(dá)目的主機(jī)

數(shù)據(jù)包要在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，就要符合網(wǎng)際協(xié)議(IP)標(biāo)準(zhǔn),，互聯(lián)網(wǎng)上不同的在線設(shè)備都有唯一的地址,，地址只是一個數(shù)字，這和大部分家庭收件地址類似,，你只需要知道一個家庭的具體地址,，就可以往這個地址發(fā)送包裹，這樣物流系統(tǒng)就能把物品送到目的地,。

計算機(jī)的地址就稱為 IP 地址,，訪問任何網(wǎng)站實際上只是你的計算機(jī)向另外一臺計算機(jī)請求信息,。

如果要想把一個數(shù)據(jù)包從主機(jī) A 發(fā)送給主機(jī) B，那么在傳輸之前,，數(shù)據(jù)包上會被附加上主機(jī) B 的 IP 地址信息,，這樣在傳輸過程中才能正確尋址。額外地,，數(shù)據(jù)包上還會附加上主機(jī) A 本身的 IP 地址,，有了這些信息主機(jī) B 才可以回復(fù)信息給主機(jī) A。這些附加的信息會被裝進(jìn)一個叫 IP 頭的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里,。IP 頭是 IP 數(shù)據(jù)包開頭的信息,，包含 IP 版本、源 IP 地址,、目標(biāo) IP 地址,、生存時間等信息。

簡化的 UDP 網(wǎng)絡(luò)三層傳輸模型

UDP：把數(shù)據(jù)包送達(dá)應(yīng)用程序

IP 是非常底層的協(xié)議,，只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)包傳送到對方電腦，但是對方電腦并不知道把數(shù)據(jù)包交給哪個程序,，是交給瀏覽器還是交給王者榮耀?因此,，需要基于 IP 之上開發(fā)能和應(yīng)用打交道的協(xié)議，最常見的是“用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(User Datagram Protocol)”,，簡稱UDP,。

UDP 中一個最重要的信息是端口號，端口號其實就是一個數(shù)字,，每個想訪問網(wǎng)絡(luò)的程序都需要綁定一個端口號,。通過端口號 UDP 就能把指定的數(shù)據(jù)包發(fā)送給指定的程序了，所以IP 通過 IP 地址信息把數(shù)據(jù)包發(fā)送給指定的電腦,，而 UDP 通過端口號把數(shù)據(jù)包分發(fā)給正確的程序,。和 IP 頭一樣，端口號會被裝進(jìn) UDP 頭里面,，UDP 頭再和原始數(shù)據(jù)包合并組成新的 UDP 數(shù)據(jù)包,。UDP 頭中除了目的端口，還有源端口號等信息,。

簡化的 UDP 網(wǎng)絡(luò)四層傳輸模型

UDP 不能保證數(shù)據(jù)可靠性,，但是傳輸速度卻非?？欤?UDP 會應(yīng)用在一些關(guān)注速度,、但不那么嚴(yán)格要求數(shù)據(jù)完整性的領(lǐng)域,，如在線視頻,、互動游戲等。

TCP：把數(shù)據(jù)完整地送達(dá)應(yīng)用程序

對于瀏覽器請求,，或者郵件這類要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性(reliability)的應(yīng)用,，如果使用 UDP 來傳輸會存在兩個問題：

• 數(shù)據(jù)包在傳輸過程中容易丟失;
• 大文件會被拆分成很多小的數(shù)據(jù)包來傳輸，這些小的數(shù)據(jù)包會經(jīng)過不同的路由,，并在不同的時間到達(dá)接收端,，而 UDP 協(xié)議并不知道如何組裝這些數(shù)據(jù)包，從而把這些數(shù)據(jù)包還原成完整的文件,。

基于這兩個問題,，我們引入 TCP 了。TCP(Transmission Control Protocol,，傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的,、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議,。相對于 UDP,，TCP 有下面兩個特點：

• 對于數(shù)據(jù)包丟失的情況，TCP 提供重傳機(jī)制;
• TCP 引入了數(shù)據(jù)包排序機(jī)制,，用來保證把亂序的數(shù)據(jù)包組合成一個完整的文件,。

和 UDP 頭一樣，TCP 頭除了包含了目標(biāo)端口和本機(jī)端口號外,，還提供了用于排序的序列號,，以便接收端通過序號來重排數(shù)據(jù)包。

簡化的 TCP 網(wǎng)絡(luò)四層傳輸模型

下面我們再看下完整的 TCP 連接過程,，通過這個過程你可以明白 TCP 是如何保證重傳機(jī)制和數(shù)據(jù)包的排序功能的。

一個TCP連接的生命周期

從上圖可以看出,，一個完整的 TCP 連接的生命周期包括了建立連接、傳輸數(shù)據(jù),、關(guān)閉連接三個階段,。

• 首先，建立連接階段,。這個階段是通過“三次握手”來建立客戶端和服務(wù)器之間的連接,。TCP 提供面向連接的通信傳輸。面向連接是指在數(shù)據(jù)通信開始之前先做好兩端之間的準(zhǔn)備工作,。所謂三次握手,，是指在建立一個 TCP 連接時，客戶端和服務(wù)器總共要發(fā)送三個數(shù)據(jù)包以確認(rèn)連接的建立,。
• 其次,，傳輸數(shù)據(jù)階段,。在該階段，接收端需要對每個數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)操作,，也就是接收端在接收到數(shù)據(jù)包之后,，需要發(fā)送確認(rèn)數(shù)據(jù)包給發(fā)送端。所以當(dāng)發(fā)送端發(fā)送了一個數(shù)據(jù)包之后,，在規(guī)定時間內(nèi)沒有接收到接收端反饋的確認(rèn)消息,，則判斷為數(shù)據(jù)包丟失，并觸發(fā)發(fā)送端的重發(fā)機(jī)制,。同樣,，一個大的文件在傳輸過程中會被拆分成很多小的數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端后,，接收端會按照 TCP 頭中的序號為其排序,，從而保證組成完整的數(shù)據(jù)。
• 最后,，斷開連接階段,。數(shù)據(jù)傳輸完畢之后，就要終止連接了,，涉及到最后一個階段“四次揮手”來保證雙方都能斷開連接,。

TCP 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑺奚藬?shù)據(jù)包的傳輸速度,，因為“三次握手”和“數(shù)據(jù)包校驗機(jī)制”等把傳輸過程中的數(shù)據(jù)包的數(shù)量提高了一倍,。