计算机网络-协议篇

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简介: 计算机网络-协议篇

TCP

TCP位于计算机网路的五个层面的传输层面。

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是一种在计算机网络中广泛使用的通信协议,它属于互联网协议套件(Internet Protocol Suite)的一部分。TCP负责提供可靠的、面向连接的数据传输服务,它确保数据可靠地从一个计算机传输到另一个计算机,而且数据的顺序不会被打乱。以下是TCP协议的一些关键特点:

  1. 可靠性: TCP被设计用于可靠的数据传输。它通过使用序号、确认以及重传机制来确保数据的完整性和正确性。如果数据包在传输过程中丢失或损坏,TCP会负责重新发送它们,以确保数据的准确交付。
  2. 面向连接: 在使用TCP进行通信时,通信的两端会建立一个连接,这个连接在通信结束后会被显式地关闭。这种连接方式称为面向连接,它确保了通信双方的数据传输是可控和可管理的。
  3. 流式传输: TCP将数据视为一连串的字节流,而不是分散的数据包。这意味着发送方可以以任何大小的数据块发送数据,但接收方会按照原始的顺序重组它们,从而实现透明的数据传输。
  4. 拥塞控制: TCP具有拥塞控制机制,它可以根据网络的拥塞情况来动态调整数据的发送速率,以避免过多的数据拥塞网络并导致性能下降。
  5. 端到端通信: TCP是端到端通信协议,这意味着通信的两端(发送方和接收方)直接进行数据交换,而中间的网络设备只是传递数据,不会干涉数据内容。

TCP在互联网通信中扮演着重要的角色,特别是在需要可靠性和顺序传输的应用程序中,如Web浏览、电子邮件、文件传输和远程登录等。它与另一种重要的互联网协议UDP(User Datagram Protocol)相对比,UDP更注重实时性和低延迟,但不保证可靠性和数据顺序。


计算机网路的五个层面

应用层、传输层、接受层、数据链路层(有时称为数据层),以及物理层,通常是计算机网络中的五个层面,组成了OSI模型(Open Systems Interconnection模型)或TCP/IP模型的一部分。这五个层次旨在分解和定义计算机网络中不同层次的功能和任务,以便更好地管理和维护网络通信。这些层次如下:

  1. 物理层(Physical Layer):物理层是网络模型的最底层,它关注的是物理媒体和数据传输的硬件细节,例如电缆、光纤、电压等。它的主要任务是将数据从一个设备传输到另一个设备,以比特流的形式。
  2. 数据链路层(Data Link Layer):数据链路层负责数据的帧化、错误检测和纠正、以太网协议等。它确保物理层上的数据传输是可靠的,不会发生错误。
  3. 网络层(Network Layer):网络层关注数据包的路由和转发,它负责为数据包选择最佳路径,以便从源设备传输到目标设备。IP(Internet Protocol)是在网络层操作的协议之一。
  4. 传输层(Transport Layer):传输层提供端到端的数据传输,负责分段和重新组装数据,以确保数据的可 靠性和完整性。TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)是在传输层操作的协议。
  5. 应用层(Application Layer):应用层是最高层,包括各种应用程序和服务,例如Web浏览器、电子邮件、文件传输和远程登录。应用层负责用户与应用程序之间的通信,并提供各种网络服务和功能。


这五个层次一起构成了网络通信的层次结构,允许不同的网络协议和服务在各个层次上协同工作,以实现可靠的数据通信。 OSI模型更为理论化,而TCP/IP模型更贴近实际的互联网协议堆栈。


TCP和UDP区别

TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)是两种常用的传输层协议,用于在计算机网络中传输数据。它们有以下几个不同之处:

  1. 可靠性:
  • TCP是一种可靠的协议,它通过使用确认和重传机制来确保数据的可靠传输。如果数据包丢失或损坏,TCP会重新发送丢失的数据,直到接收方确认接收到为止。
  • UDP是一种不可靠的协议,它不提供确认和重传机制。一旦发送UDP数据包,就无法得知是否到达目的地,也无法重新发送丢失的数据包。
  1. 连接性:
  • TCP是面向连接的协议,它在数据传输之前需要建立一个连接。连接的建立需要进行三次握手,确保发送方和接收方都准备好进行数据传输。
  • UDP是无连接的协议,它不需要建立连接。发送方可以直接将数据包发送给接收方,而无需进行握手过程。
  1. 数据包顺序:
  • TCP保证数据包按照发送的顺序到达接收方。如果数据包乱序到达,TCP会重新排序数据包,以确保按照正确的顺序传递给应用程序。
  • UDP不保证数据包按照发送的顺序到达接收方。如果数据包乱序到达,UDP不会进行重新排序,而是将其按照接收到的顺序交给应用程序处理。
  1. 数据包大小:
  • TCP对数据包的大小没有限制,可以传输大量的数据。TCP会将大的数据分割成适合网络传输的较小的数据段,并在接收方重新组装。
  • UDP对数据包的大小有限制,每个数据包的大小不能超过网络的最大传输单元(MTU)。如果数据包超过MTU,UDP会将其分割成较小的数据包,但不会重新组装。
  1. 运行效率:
  • TCP的运行效率相对较低,因为它需要进行连接的建立和维护,并提供可靠的数据传输机制。这些额外的开销会增加网络传输的延迟和带宽占用。
  • UDP的运行效率相对较高,因为它不需要连接的建立和维护,也没有可靠性机制的开销。这使得UDP适用于一些实时性要求较高的应用,如音频和视频传输。

综上所述,TCP和UDP在可靠性、连接性、数据包顺序、数据包大小和运行效率等方面有明显的不同。选择使用哪种协议取决于具体的应用需求和网络条件。


TCP/IP、OSPF、BGP

TCP/IP是一组网络通信协议,它是互联网的基础协议。TCP/IP协议族包括多个协议,其中最常见的是TCP(Transmission Control Protocol)和IP(Internet Protocol)。TCP协议负责在网络上可靠地传输数据,而IP协议负责在网络中寻址和路由数据包。

OSPF(Open Shortest Path First)是一种内部网关协议(IGP),它用于在单一自治系统(AS)内部的路由选择。OSPF使用链路状态路由算法,通过交换链路状态信息来计算最短路径,以确定数据包在自治系统内的最佳路由。

BGP(Border Gateway Protocol)是一种外部网关协议(EGP),用于在不同自治系统之间的路由选择。BGP协议用于在互联网上的路由器之间交换路由信息,并决定数据包从一个自治系统到另一个自治系统的最佳路径。BGP协议具有高度的可扩展性和灵活性,是互联网核心路由器之间的主要协议。

总结一下:

  • TCP/IP是互联网的基础协议,包括TCP和IP。
  • OSPF是一种用于单一自治系统内部的路由协议。
  • BGP是一种用于不同自治系统之间的路由协议。

实例:

当涉及到日常生活中的使用例子时,这些网络协议可能不太直接可见,因为它们主要用于网络通信和路由。然而,我们可以尝试提供一些类比的例子来帮助理解它们的功能。

  1. TCP/IP:
  • 当你使用互联网浏览网页时,TCP协议负责将网页的数据分割成小的数据包,并确保它们按正确的顺序到达你的计算机。IP协议则负责将这些数据包从服务器发送到你的计算机,并确保它们在网络中正确地路由。
  • 当你通过电子邮件发送消息时,TCP/IP协议负责将你的消息分割成数据包,并通过互联网将它们传递到接收方的计算机。
  1. OSPF:
  • 想象一下你家里有多个房间,每个房间都有一个不同的门。你想找到从起点到终点的最短路径。在这种情况下,你可以使用一种类似于OSPF的算法,通过计算每个房间到目的地的最短路径来确定最佳的路线。
  1. BGP:
  • 假设你住在一个小区,这个小区有多个出口门通往不同的城市。当你想去另一个城市时,你会选择最佳的出口门,这取决于交通状况和目的地的距离。在这种情况下,BGP协议类似于你选择最佳出口门的过程,在不同的自治系统之间选择最佳的路径来传输数据。

请注意,这些例子是为了帮助理解,实际上这些协议在底层的网络通信中发挥作用,我们通常不直接感知到它们的存在。

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