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基于传输层的协议

网络的原生问题

UDP协议 

基于传输层的协议

网络的原生问题

• 我们知道传输层是基于主机和主机可以通信的前提下，让进程可以和进程进行通信，那么传输层的实现要基于网络层的实现
• 在网络中的数据，是经由路由器之间，一跳一跳的，传送到目标主机上带来的两个问题（基于网络层的视角的讨论）
• 为了解决这些问题，让传输层和应用层的有志人士去解决

网络传输的不可靠

1. 发送的数据，对方不能保证一定能收到
2. 不能保证严格按照发送时的顺序被对方一定被接收（因为路由器的原因，数据发送的路径可能不一样和速度不一样，比如我们去北京早上A做汽车，B中文坐高铁，C下午做飞机，所以可能到达北京的顺序是BAC 也有可能是ABC BCA）

网络是不安全的

1. 发送的所有数据，沿途的路由器都可以进行查看或者修改，窃听，篡改
2. 别人可以伪造你发送数据

 

UDP协议 

• 用户报文协议，它是一个很简单的传输层协议，它只是做到了传输层的最基本的职责（在主机和主机能连接的情况下，实现进程到进程的连接）
• 特点 1无连接 2不可靠传输 3面向数据报  4 收缓冲区，无发送缓冲区，但是成本便宜
• UDP的不可靠：并不是UDP协议做了什么，变得不可靠了，而是因为UDP什么都没做，把网络层的不可靠性直接表达给应用层，所以在应用层的角度，我们才说UDP是不可靠的

UDP的工作机制

1. UDP的报头，所有网络协议的报头都具备的职责：如何解包（怎么把数据中方header(报头)，和payload（数据内容）分开）
2. 分用的问题，也就是怎么实现应用层到应用层的问题

例子

• 我们要发货的物品就是payload，而包装的袋子和袋子上的订单内容就是header
• 我们就是享受UDP服务的进程
• 送货的汽车是网络层提供的服务 

UDP报头的格式

UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节，

• 1.源端口： 源端口号，需要对方回信时选用，不需要时全部置0.
• 2.目的端口：目的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。
• 3.长度：UDP的数据报的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部）
• 4.校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃（基本原理就是利用hash函数，只要是相同的是数据，经过函数处理，哈希值肯定是一样的）
   

 缓冲区的概念

 

• 我们所谓的分层，都是逻辑上的概念，在硬件上来说，我们只有内存（用户态管理的内存和内核态管理的内存）
• 我们把这一块内存区域，用来存放发送或者接收的数据，称为缓冲区
• 其UDP只有收缓冲区（就想我们寄快递，有菜鸟驿站给我们暂存）

在应用层的UDP协议中，是没有发送缓冲区的，如果UDP发送数据成功，代表什么现象呢？

UDP数据只是发送到网络上了（正在传输中），就像我们生活中，我们寄信成功了，只是代表我们把信寄出去了，不知道信在哪有没有被收到

UDP发送流程 

1. 从应用层收到数据（将数据从应用层的内存区域（用户态）复制到内核的内存区域中）
2. 准备header部分 1源端口号（socket对象中带着（本地进程的端口））2 目标端口（应用层负责填写）3 UDP长度（header长度+数据长度）通过计算 4 checksum,校验和，也是通过计算
3. header+payload得到报文段（datagram）
4. 等网络层发送成功（意味着数据到网卡了）
5. 通知应用层发送成功

UDP的接收流程

1. 从网络层收到一个新的包裹（UDP Datagram）
2. ​​​​​根据定长（8个字节），擦拆分为headerz和payload——解包
3. 读取header的四个字段，源端口，目标端口，长度，校验和
4. 判断下长度是否正确，如果长度不正确的情况下的包直接扔掉，谁都不需要通知（体现出了不可靠）
5. 判断校验和是否正确（判断数据是否有没有在无意中损坏），如果有问题，直接扔掉
6. 把payload放到接收缓冲区中，相关信息也放在其中
7. 通知应用层来取信息（根据目标端口来找到对应的进程）
8. 等着应用层来从接收缓冲区接收信息
9. 如果长时间不取，也可以将数据扔掉