網(wǎng)絡管理之TCP/UDP篇

2020-04-18 13:00:20

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供稿：網(wǎng)友

我們學習過什么是“數(shù)據(jù)包”。理解數(shù)據(jù)包，對于網(wǎng)絡管理的網(wǎng)絡安全具有至關重要的意義。比如，防火墻的作用本質(zhì)就是檢測網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包，判斷其是否違反了預先設置的規(guī)則，如果違反就加以阻止。圖1就是瑞星個人版防火墻軟件設置規(guī)則的界面。細心的讀者會發(fā)現(xiàn)，圖1中的“協(xié)議”欄中有“TCP”、“UDP”等名詞，它們是什么意思呢？現(xiàn)在我們就來講講什么是TCP和UDP。

面向連接的TCP

“面向連接”就是在正式通信前必須要與對方建立起連接。比如你給別人打電話，必須等線路接通了、對方拿起話筒才能相互通話。

圖1

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是基于連接的協(xié)議，也就是說，在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對方建立可靠的連接。一個TCP連接必須要經(jīng)過三次“對話”才能建立起來，其中的過程非常復雜，我們這里只做簡單、形象的介紹，你只要做到能夠理解這個過程即可。我們來看看這三次對話的簡單過程：主機A向主機B發(fā)出連接請求數(shù)據(jù)包：“我想給你發(fā)數(shù)據(jù)，可以嗎？”，這是第一次對話；主機B向主機A發(fā)送同意連接和要求同步（同步就是兩臺主機一個在發(fā)送，一個在接收，協(xié)調(diào)工作）的數(shù)據(jù)包：“可以，你什么時候發(fā)？”，這是第二次對話；主機A再發(fā)出一個數(shù)據(jù)包確認主機B的要求同步：“我現(xiàn)在就發(fā)，你接著吧！”，這是第三次對話。三次“對話”的目的是使數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收同步，經(jīng)過三次“對話”之后，主機A才向主機B正式發(fā)送數(shù)據(jù)。

TCP協(xié)議能為應用程序提供可靠的通信連接，使一臺計算機發(fā)出的字節(jié)流無差錯地發(fā)往網(wǎng)絡上的其他計算機，對可靠性要求高的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)往往使用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。

圖2

我們來做一個實驗，用計算機A（安裝Windows 2000 Server操作系統(tǒng)）從“網(wǎng)上鄰居”上的一臺計算機B拷貝大小為8,644,608字節(jié)的文件，通過狀態(tài)欄右下角網(wǎng)卡的發(fā)送和接收指標就會發(fā)現(xiàn)：雖然是數(shù)據(jù)流是由計算機B流向計算機A，但是計算機A仍發(fā)送了3,456個數(shù)據(jù)包，如圖2所示。這些數(shù)據(jù)包是怎樣產(chǎn)生的呢？因為文件傳輸時使用了TCP/IP協(xié)議，更確切地說是使用了面向連接的TCP協(xié)議，計算機A接收數(shù)據(jù)包的時候，要向計算機B回發(fā)數(shù)據(jù)包，所以也產(chǎn)生了一些通信量。

圖3

如果事先用網(wǎng)絡監(jiān)視器監(jiān)視網(wǎng)絡流量，就會發(fā)現(xiàn)由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量是9,478,819字節(jié)，比文件大小多出10.96%（如圖3所示），原因不僅在于數(shù)據(jù)包和幀本身占用了一些空間，而且也在于TCP協(xié)議面向連接的特性導致了一些額外的通信量的產(chǎn)生。

面向非連接的UDP協(xié)議

“面向非連接”就是在正式通信前不必與對方先建立連接，不管對方狀態(tài)就直接發(fā)送。這與現(xiàn)在風行的手機短信非常相似：你在發(fā)短信的時候，只需要輸入對方手機號就OK了。

UDP（User Data Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是與TCP相對應的協(xié)議。它是面向非連接的協(xié)議，它不與對方建立連接，而是直接就把數(shù)據(jù)包發(fā)送過去！

圖4

UDP適用于一次只傳送少量數(shù)據(jù)、對可靠性要求不高的應用環(huán)境。比如，我們經(jīng)常使用 “ping”命令來測試兩臺主機之間TCP/IP通信是否正常，其實“ping”命令的原理就是向?qū)Ψ街鳈C發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包，然后對方主機確認收到數(shù)據(jù)包，如果數(shù)據(jù)包是否到達的消息及時反饋回來，那么網(wǎng)絡就是通的。例如，在默認狀態(tài)下，一次“ping”操作發(fā)送4個數(shù)據(jù)包（如圖2所示）。大家可以看到，發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量是4包，收到的也是4包（因為對方主機收到后會發(fā)回一個確認收到的數(shù)據(jù)包）。這充分說明了UDP協(xié)議是面向非連接的協(xié)議，沒有建立連接的過程。正因為UDP協(xié)議沒有連接的過程，所以它的通信效果高；但也正因為如此，它的可靠性不如TCP協(xié)議高。QQ就使用UDP發(fā)消息，因此有時會出現(xiàn)收不到消息的情況。

　　附表：tcp協(xié)議和udp協(xié)議的差別