深入淺出講解TCP/UDP協議(圖)

我們學習過什麼是“數據包”。理解數據包,對於網絡管理的網絡安全具有至關重要的意義。比如,防火牆的作用本質就是檢測網絡中的數據包,判斷其是否違反了預先設置的規則,如果違反就加以阻止。圖1就是瑞星個人版防火牆軟件設置規則的界面。細心的讀者會發現,圖1中的“協議”欄中有“TCP”、“UDP”等名詞,它們是什麼意思呢?現在我們就來講講什麼是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,傳輸控制協議)是基於連接的協議,也就是說,在正式收發數據前,必須和對方建立可靠的連接。一個TCP連接必須要經過三次“對話”才能建立起來,其中的過程非常複雜,我們這裏只做簡單、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發出連接請求數據包:“我想給你發數據,可以嗎?”,這是第一次對話;主機B向主機A發送同意連接和要求同步(同步就是兩臺主機一個在發送,一個在接收,協調工作)的數據包:“可以,你什麼時候發?”,這是第二次對話;主機A再發出一個數據包確認主機B的要求同步:“我現在就發,你接着吧!”,這是第三次對話。三次“對話”的目的是使數據包的發送和接收同步,經過三次“對話”之後,主機A才向主機B正式發送數據。
  
  TCP協議能爲應用程序提供可靠的通信連接,使一臺計算機發出的字節流無差錯地發往網絡上的其他計算機,對可靠性要求高的數據通信系統往往使用TCP協議傳輸數據。
  
 
  圖2
  

  我們來做一個實驗,用計算機A(安裝Windows 2000 Server操作系統)從“網上鄰居”上的一臺計算機B拷貝大小爲8,644,608字節的文件,通過狀態欄右下角網卡的發送和接收指標就會發現:雖然是數據流是由計算機B流向計算機A,但是計算機A仍發送了3,456個數據包,如圖2所示。這些數據包是怎樣產生的呢?因爲文件傳輸時使用了TCP/IP協議,更確切地說是使用了面向連接的TCP協議,計算機A接收數據包的時候,要向計算機B回發數據包,所以也產生了一些通信量。
  
 
  圖3

  
  如果事先用網絡監視器監視網絡流量,就會發現由此產生的數據流量是9,478,819字節,比文件大小多出10.96%(如圖3所示),原因不僅在於數據包和幀本身佔用了一些空間,而且也在於TCP協議面向連接的特性導致了一些額外的通信量的產生。
  
  面向非連接的UDP協議
  

  “面向非連接”就是在正式通信前不必與對方先建立連接,不管對方狀態就直接發送。這與現在風行的手機短信非常相似:你在發短信的時候,只需要輸入對方手機號就OK了。
  
  UDP(User Data Protocol,用戶數據報協議)是與TCP相對應的協議。它是面向非連接的協議,它不與對方建立連接,而是直接就把數據包發送過去
  
 
  圖4

  
  UDP適用於一次只傳送少量數據、對可靠性要求不高的應用環境。比如,我們經常使用“ping”命令來測試兩臺主機之間TCP/IP通信是否正常,其實“ping”命令的原理就是向對方主機發送UDP數據包,然後對方主機確認收到數據包,如果數據包是否到達的消息及時反饋回來,那麼網絡就是通的。例如,在默認狀態下,一次“ping”操作發送4個數據包(如圖2所示)。大家可以看到,發送的數據包數量是4包,收到的也是4包(因爲對方主機收到後會發回一個確認收到的數據包)。這充分說明了UDP協議是面向非連接的協議,沒有建立連接的過程。正因爲UDP協議沒有連接的過程,所以它的通信效果高;但也正因爲如此,它的可靠性不如TCP協議高。QQ就使用UDP發消息,因此有時會出現收不到消息的情況。
  
  附表:tcp協議和udp協議的差別
  

  TCP協議和UDP協議各有所長、各有所短,適用於不同要求的通信環境。TCP協議和UDP協議之間的差別如附表所示。
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