TCP/IP网络原理——主要围绕UDP/TCP进行讲解

应用层

网络协议的五层协议分别是应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层，这五层构成。
应用层主要是与程序员相关，代码是和应用层息息相关的，代码的功能就相当于对于该应用层的一种扩展，比如说http就是应用层的关键协议，在使用该协议时，程序员会针对该协议进行一系列的约定，约定数据报，数据格式。
约定方法，简单介绍就是两种。
1.确定传输信息：请求信息，响应信息(这些信息的格式都是由产品需求确定的)
2.数据组织方法。例：将二进制数据转化为字符串数据
2.1)如果是一串需要传输的字符串，可以使用在正文外的所有符号将正文属性信息隔开。
例：hello world！=》hello/world/!
2.2)将数据信息使用xml或者json进行组织。(具体信息需要程序员自行决定)

传输层UDP/TCP

初识UDP，我们定要知道UDP的模样，就像我们刚刚开始认识一个人，定要知道他原本的模样。

udp报头是由8个字节组成
报头存储的信息：源端口，源IP，源端口，目的端口。

• UDP 协议规定报文长度为 16 位，所以 UDP 的报文长度不能超过 2^16 = 65536 字节=64kb

udp报文是64kb，对于当时的计算机使用来说是很巨大的传输包，所有在当时使用并没有出现问题。而现在由于科技的发展迅速，这64KB对当前的数据传输已经不够用了，虽然可以将数据进行拆分传输，这样的话会增加处理数据的复杂度，因此我们的前辈们经过重重困难，创建了TCP数据传输……

TCP

同样的，在我们认识TCP传输模式时，现将报文格式：

TCP传输的数据没有限制！！！因为TCP的数据传输没有限制，使用时会有其他的问题。网络传输数据不稳定，有时候会被外界干扰导致数据错误，这时候的校验和及CRC算法就可以帮助检验数据是否正确。

使用校验和(checksum)时，当数据通过校验和，数据也不一定正确，不过没有通过校验和的数据一定是错误的。

介绍校验和使用原理：

发送方将载荷数据带入校验和中计算得到sum1，将sum1带入载荷，然后接收方将载荷数据带入校验和中进行计得到sum2，对比sum1和sum2，相同数据可使用，不同则将数据丢弃。

TCP特点

1. 有连接
2. 全双工
3. 可靠传输
4. 面向字节流

TCP的创造是为了可靠传输！！！（可靠传输是将数据尽可能的传输，没有达到100%成功，不过在TCP数据传输失败会有信息返回）
TCP的应答报文：ACK

ACK是用于接收方对数据的响应策略，当发送方将数据发过去时，会生成相应的序号，如果接收方接收到信息，就会返回ACK报文也就是确认号。比如发送方发送了1000个数据，ACK应答报文会回复1001，此时发送方就会知道对方接受到了数据。这里的回应规则是发送序号的下一个序号。
有时候发送数据也会出现其他情况：先发后至

就像你和你女朋友聊天

女朋友：最近心情不好，有没有时间约个饭？

你：随时都可以

女朋友：我把我闺蜜介绍给你认识？

你：还是算了吧。

这样你们的关系还可以维持，但是如果数据发生了先发后至！

//出现先发后至

女朋友：最近心情不好，有没有时间约个饭？

你：还是算了吧。

女朋友：我把我闺蜜介绍给你认识？

你：随时都可以

兄弟，完了！！！

不过这里的TCP可以帮助你把发送的数据进行排序，所以在这里不会出现先发后至！TCP有一个接收缓冲区，会将接收的数据进行排序。这是TCP非常重要的一个用途。

丢包

丢包也是网络传输经常会遇到的事情，出现丢包的可能情况就是网络传输中设备分配网络不均匀，在多转发，达到转发上限的情况下会出现丢包的情况，注意这里连续丢包是十分严重的问题，需要检查网络设备。
TCP用于解决丢包问题是一把好手！
超时重传：针对丢包时，不会返回确认序号，会等待一段时间后，会重新发送数据，以此类推，没丢包一次系统等待的时间会变长，多次无果会尝试重置连接，如果重置连接失败，最后才会关闭连接。

ACK丢失，也就是确认序号丢失，作为发送方是不会知道ACK丢失的，所以这里会发生数据重传，会发生重复数据的问题，然而TCP有一个重复数据处理机制，可以自动去重。

总结

网络协议的五层模型中应用层与程序员契合度最高，协议约定和组织数据格式都是由程序员决定的。传输层中两大主角UDP/TCP中，UDP的数据稳定但是适用场景不多对于TCP的四大特性，和对数据的传输中的困难和出现的错误都有针对的解决方案，对于TCP中序号的传递可以知道数据传输中的错误和应对错误的解决方法。以上，希望能帮助大家理解UDP/TCP的特性。