传输层协议UDP和TCP

UDP报文结构

UDP报头定长8字节，包含源端口目的端口，UDP报文总长和UDP校验和

UDP特点

UDP的特点是无连接和不可靠，它和TCP不一样，TCP的传输需要建立连接，而UDP不需要，而且TCP传输有可靠性UDP不可靠。

UDP的不可靠体现在没有重传机制，也没有确认机制，如果没有成功发送，UDP也不会返回应用层信息。

UDP的传输面向数据报，所以应用层每次的recvfrom和sendto的次数都是一一对应的。而且每次发送接收的都是完整的报文。应用层交给UDP无论多长的报文，UDP都不会拆分和合并发送，而是原封不动发送。

UDP缓冲区

UDP没有真正意义的发送缓存区，因为UDP不需要保障可靠性，不需要重传，也就不需要缓冲区对数据进行存储。

UDP报文大小

UDP首部字段有一个16位报文长度，也就确定了UDP最大长度就是64K，如果应用层发送数据大，就需要在应用层手动分包，分别发送，在对端应用层进行合并。

基于UDP的应用层协议

• NFS：网络文件系统（Network File System）
• TFTP：简单文件传输协议（Trivial File Transfer Protocol）
• DHCP：动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）
• BOOTP：启动协议（Bootstrap Protocol，用于无盘设备启动）
• DNS：域名系统（Domain Name System）

TCP报文结构

TCP全程传输控制协议，保证对数据的传输控制，TCP面向字节流，有接收缓存区，同时有很多保障可靠性的机制

TCP报头字段包含源端口号目的端口号，32位序列号，32位确认序列号，4位首部长度，6位保留字段，16位窗口大小，16位紧急指针和40字节选项。

TCP大小

由于4位首部长度范围0000-1111只能确定0-15大小，所以首部长度需要乘上4KB大小，所以TCP报头大小范围是0-60，又因为报头大小最小20KB，所以报头大小范围是20-60KB。

6位标志位

URG：标识紧急指针的有效性。

ACK：确认号是否有效

PSH：提示应用层尽快从接收缓存区读取数据

SYN：请求建立连接，把携带SYN标识的称为同步报文段

FIN：通知对方本段关闭连接，携带FIN的叫结束报文段

16位校验和

发送端进行数据填充并附加CRC校验码。接收端若校验失败，则判定数据存在异常。此处的校验范围不仅涵盖TCP首部，同时包含TCP数据部分。

16位紧急指针

紧急指针是当URG有效时，标识紧急数据位置的偏移量，紧急数据大小是1字节，紧急数据会被上层提前处理

TCP确认应答机制

TCP每次发送到对端的数据都会收到一个ACK用来表示对方接受到了数据，同时携带ACK的也是一个报文，但这个报文没有携带数据，所以ACK应答不需要确认，也就是ACK应答不需要新的ACK应答确认应答收到了。

TCP为了效率考虑，没有把每个发送的报文都每次确认，而是一次性发送多个报文后，对端发送一个ACK。但是对方收到的数据未必是有序的，但数据报文需要排列。所以每个报头的序列号和确认序列号就有了作用。例如：客户端发送1000条报文，那最后一条报文序列号是1000，服务器收到后发送确认ACK，这个ACK确认序列号就是1001，代表0-1000的报文都收到了，你下一次报文从我的确认序列号1001发送。

我们会发现，0-1000未必真的全部收到了，而是收到了1000后就说0-1000的报文全部收到，没错，TCP允许少量的报文丢失，当他收到ACK就认为报文发送成功了。