数据的传递:TCP/UDP数据格式

什么是多路复用?什么是多路分解?

UDP和TCP最基本的任务是，将两个端系统间IP的交付服务扩展为运行在两个端系统上的进程之间的交付服务。将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字，被称为多路分解；从源主机的不同套接字收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息从而生成报文段，然后将报文段传递到网络层，这一工作被称为多路复用。

多路复用/多路分解的实现

多路复用的要求：
1.套接字有唯一的标示符；
2.每个报文段有特殊字段来指示该报文段要交付的套接字。

UDP套接字是由一组二元组来标示报文段的：
1.目的IP地址；
2.目的端口号。

TCP套接字是由一组四元组来标示报文段的：
1.源IP地址；
2.源端口号；
3.目的IP地址；
4.目的端口号。

 

TCP 协议为终端设备提供了面向连接的、可靠的网络服务；UDP 协议为终端设备提供了无连接的、不可靠的数据报服务。从上图我们可以看出，TCP 协议为了保证数据传输的可靠性，相对于UDP 报文，TCP 报文头部有更多的字段选项。

首先让我们来看一下 TCP 的报文头部主要字段：

TCP报文头

1.源端口号（source port）和目的端口号（destination port）：用于标识和区分源端设备和目的端设备的应用进程。
在TCP/IP 协议栈中，源端口号和目的端口号分别与源IP 地址和目的IP 地址组成套接字（socket），唯一的确定一条TCP 连接。

2.序列号（Sequence number）：用来标识TCP 源端设备向目的端设备发送的字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则TCP 用序列号对每个字节进行计数。序列号是一个32bits 的数。

3.确认序号（Acknowledgement number，32bits）：既然每个传输的字节都被计数，确认序号包含发送确认的一端所期望接收到的下一个序号。
因此，确认序号应该是上次已成功收到的数据字节序列号加1。

4.窗口大小（windows size）：TCP 的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。
窗口大小用数据包来表示，例如Windows size=3, 表示一次可以发送三个数据包。窗口大小起始于确认字段指明的值，是一个16bits 字段。窗口大小可以调节。

5.校验和（checksum）：用于校验TCP 报头部分和数据部分的正确性。

6.可选字段：最常见的可选字段是 MSS（Maximum Segment Size，最大报文大小）。
MSS指明本端所能够接收的最大长度的报文段。当一个TCP 连接建立时，连接的双方都要通告各自的MSS 协商可以传输的最大报文长度。我们常见的MSS有1024（以太网可达1460 字节）字节。

 

UDP报文头

相对于 TCP 报文，UDP 报文只有少量的字段：源端口号、目的端口号、长度、校验和等，各个字段功能和TCP 报文相应字段一样。

UDP 报文没有可靠性保证和顺序保证字段，流量控制字段等，可靠性较差。当然，使用传输层UDP 服务的应用程序也有优势。正因为UDP 协议较少的控制选项，在数据传输过程中，延迟较小，数据传输效率较高，适合于对可靠性要求并不高的应用程序，或者可以保障可靠性的应用程序像DNS、 TFTP、SNMP 等；UDP 协议也可以用于传输链路可靠的网络。