淺析C++基礎(chǔ)語法之計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸層（TCP&UDP）

運(yùn)輸層

協(xié)議：

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）

UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）

端口：

TCP

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，其傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段。

特征：

①面向連接

②只能點(diǎn)對點(diǎn)（一對一）通信

③可靠交互

④全雙工通信

⑤面向字節(jié)流

TCP 如何保證可靠傳輸：

①確認(rèn)和超時重傳

②數(shù)據(jù)合理分片和排序

③流量控制

④擁塞控制

⑤數(shù)據(jù)校驗(yàn)

TCP 報(bào)文結(jié)構(gòu)

TCP 首部

TCP：狀態(tài)控制碼（Code，Control Flag），占 6 比特，含義如下：

URG：緊急比特（urgent），當(dāng) URG＝1 時，表明緊急指針字段有效，代表該封包為緊急封包。它告訴系統(tǒng)此報(bào)文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送（相當(dāng)于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)）， 且上圖中的 Urgent Pointer 字段也會被啟用。

ACK：確認(rèn)比特（Acknowledge）。只有當(dāng) ACK＝1 時確認(rèn)號字段才有效，代表這個封包為確認(rèn)封包。當(dāng) ACK＝0 時，確認(rèn)號無效。

PSH：（Push function）若為 1 時，代表要求對方立即傳送緩沖區(qū)內(nèi)的其他對應(yīng)封包，而無需等緩沖滿了才送。

RST：復(fù)位比特（Reset），當(dāng) RST＝1 時，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯（如由于主機(jī)崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運(yùn)輸連接。

SYN：同步比特（Synchronous），SYN 置為 1，就表示這是一個連接請求或連接接受報(bào)文，通常帶有 SYN 標(biāo)志的封包表示『主動』要連接到對方的意思。

FIN：終止比特（Final），用來釋放一個連接。當(dāng) FIN＝1 時，表明此報(bào)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。

UDP

UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是 OSI（Open System Interconnection 開放式系統(tǒng)互聯(lián)） 參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡單不可靠信息傳送服務(wù)，其傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)報(bào)。

特征：

①無連接

②盡最大努力交付

③面向報(bào)文

④沒有擁塞控制

⑤支持一對一、一對多、多對一、多對多的交互通信

⑥首部開銷小

UDP 報(bào)文結(jié)構(gòu)

UDP 首部

TCP 與 UDP 的區(qū)別

TCP 面向連接，UDP 是無連接的；

TCP 提供可靠的服務(wù)，也就是說，通過 TCP 連接傳送的數(shù)據(jù)，無差錯，不丟失，不重復(fù)，且按序到達(dá)；UDP 盡最大努力交付，即不保證可靠交付

TCP 的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道；UDP 則是不可靠信道

每一條 TCP 連接只能是點(diǎn)到點(diǎn)的；UDP 支持一對一，一對多，多對一和多對多的交互通信

TCP 面向字節(jié)流（可能出現(xiàn)黏包問題），實(shí)際上是 TCP 把數(shù)據(jù)看成一連串無結(jié)構(gòu)的字節(jié)流；UDP 是面向報(bào)文的（不會出現(xiàn)黏包問題）

UDP 沒有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞不會使源主機(jī)的發(fā)送速率降低（對實(shí)時應(yīng)用很有用，如 IP 電話，實(shí)時視頻會議等）

TCP 首部開銷20字節(jié)；UDP 的首部開銷小，只有 8 個字節(jié)

TCP 黏包問題

原因

TCP 是一個基于字節(jié)流的傳輸服務(wù)（UDP 基于報(bào)文的），“流” 意味著 TCP 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是沒有邊界的。所以可能會出現(xiàn)兩個數(shù)據(jù)包黏在一起的情況。

解決

發(fā)送定長包。如果每個消息的大小都是一樣的，那么在接收對等方只要累計(jì)接收數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)等于一個定長的數(shù)值就將它作為一個消息。

包頭加上包體長度。包頭是定長的 4 個字節(jié)，說明了包體的長度。接收對等方先接收包頭長度，依據(jù)包頭長度來接收包體。

在數(shù)據(jù)包之間設(shè)置邊界，如添加特殊符號 標(biāo)記。FTP 協(xié)議正是這么做的。但問題在于如果數(shù)據(jù)正文中也含有 ，則會誤判為消息的邊界。

使用更加復(fù)雜的應(yīng)用層協(xié)議。

TCP 流量控制

概念

流量控制（flow control）就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。

方法

利用可變窗口進(jìn)行流量控制

TCP 擁塞控制

概念

擁塞控制就是防止過多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不致過載。

方法

慢開始（ slow-start ）

擁塞避免（ congestion avoidance ）

快重傳（ fast retransmit ）

快恢復(fù)（ fast recovery ）

TCP的擁塞控制圖

今天的分享就到這里了，下期為大家分享TCP連接管理，大家要好好學(xué)C++喲~

編輯：jq