剖析TCP和UDP协议.doc

剖析TCP和UDP协议第10卷第4期2008年8月安顺学院JOURNALOFANSHUNUNIVERSITYVo1.10NO.4Aug.2008剖析TCP和UDP协议赵毅(安顺学院计算机中心,贵州安顺561000)摘要:可靠性是计算机系统的基础,应用程序信赖于底层计算机系统数据的可靠传输,系统保证数据传送到底层后不会丢失和重复.保证端对端数据传输的可靠性,是通过传输层来实现的.在TCP/IP网络体系结构中,TCP和UDP作为传输层最重要的两种协议,为上层用户提供了可靠的通信.文章探析了TCP协议,UDP协议以及他们之间的区别和应用.关键词:TCP(传输控制协议,TransportContro1Protoco1);UDP(用户数据报协议,UserDataProtoco1);面向连接;面向无连接;三次握手中图分类号:TN915.04文献标识码:A文章编号:16739507(2008)04009302可靠性是计算机系统的基础,应用程序信赖于底层计算机系统数据的可靠传输,系统保证数据传送到底层后不会丢失和重复.保证端对端数据传输的可靠性,是通过传输层来实现的.在TCP/IP网络体系结构中,TCP(传输控制协议,TransportControlProtoco1),UDP(用户数据报协议,UserDataProtoco1)是传输层最重要的两种协议,为上层用户提供级别的通信可靠性.一,传输控制协议(TCP)1,TCP的定义及特点:TCP(传输控制协议)定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式,以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施.协议规定了TCP软件怎样识别给定计算机上的多个目的进程,如何对分组重复这类差错进行恢复.协议还规定了两台计算机如何初始化一个TCP数据流传输以及如何结束这一传输.TCP最大的特点就是提供的是面向连接,可靠的字节流服务.2,什么是面向连接?什么是面向无连接?面向连接就是在正式通信前必须要与对方建立起连接.比如你给别人打电话,必须等线路接通了,对方拿起话筒才能相互通话.面向无连接就是在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送.面向无连接是在每个中间节点对非面向连接的包和数据包进行路由.比如发送手机短信:你在发短信的时候,只需要输入对方手机号而不必在意对方是否确认接收TCP是一个面向连接的协议,它需要两个端点都同意连接才能进行通信.在TCP进行互联网络通信之前,连接双方的应用程序必须建立连接.采用客户机服务模式建立这种连接,客户方应用程序主动打开请求,通知操作系统要建立一个连接,服务方应用程序通知操作系统,希望建立一个输入的连接,即被动打开的功能.连接建立好之后,应用程序开始进行数据传输.3,TCP报文格式在两台计算机上的TCP软件之间传输的数据单元称报文段.通过报文段的交互来建立连接,传输数据,发出确认,通知窗口大小以及关闭连接.0410162431源端口目的端口顺序号确认号报头长度保留码位端口校验和紧急指针任选项填充数据报文分为两个部分.即报头的数据.报头携带了所需的标识的控制信息.源端口和目的端口字段包含了标识连接两端的应用程序的TCP端口号.序号字段指示该报文段发送方的数据字节流中的位置.确认号字段指示本机希望接收的下一个字节组的序号.序号字段的值是指该报文段流向上的数据流的位置,即发送序号.确认号指的是与该收稿日期:20080520作者简介:赵毅(1961.12),男,安顺学院计算机中心实验师.?93?安顺学院2008年第4期报文段流相反方向上的数据流.报头长度字段是一个以32位为单位的报头长度值,报头长度值随着它所选择的选择而变化.4,建立TCP连接的工作原理一个TCP连接必须要经过三次对话才能建立起来,这即是我们常说的三次握手.三次握手协议是连接两端正确同步的充要条件.因为TCP建立在不可靠的分组传输服务之上,报文可能丢失,延迟,重复和乱序.因此协议必须使用超时和重传机制.如果重传的连接请求和原先的连接在连接同时到达,或者当一个连接已经建立,使用和结束之后某个延时的请求才到达,就会出现问题.采用三次握手协议可以解决这个问题.三次握手协议可以完成两个重要功能.它确保连接双方做好传输准备,并使双方统一了初始序列号.在关闭连接时,TCP通过修改三次握手协议来关闭连接,以结束会话.二,用户数据报协议【UDP)1,UDP的定义及特点:UDP(用户数据报协议),是一个简单的面向数据报的传输层协议.提供的是非面向连接的,不可靠的数据流传输.UDP不提供可靠性,也不提供报文到达确认,排序以及流量控制等功能.它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地.因此报文可能会丢失,重复以及乱序等.但由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快.2,UDP报文格式每一个UDP报文称为一个用户数据报,分UDP报头和UDP数据区两部分.报头由四个16位长的字段组成,分别说明该报文的源端口,目的端口,报文长度以及校验和.源端口字段和目的字段包含了16位的UDP协议端口号.长度字段记录该数据报的长度.以8位为组计算,包括报头和用户数据区.校验和字段是可选择的,如该字段值为0表明不进行校验.一般来说,使用校验和字段是必要的.三,TCP和UDP的比较1,TCP基于连接,而UDP基于无连接;2,TCP基于可靠的传输,而UDP基于不可靠的传输;TCP的可靠保证,是它的三次握手机制,这一机制保证校验了数据,保证了他的可靠性.而UDP就没有了,UDP可能丢包,不能保证数据顺序,所以不可靠.3,对系统资源的要求(TCP较多,UDP少);4,TCP报文是流模式,而UDP报文是数据报模式;5,TCP适用于传输大量的数据,而UDP适用于少量数据的传输;6,速度上的区别;由于不对数据进行校验,且无需进行三次握手,因此UDP的速度是TCP比不了的.在我们日常的应用程序中老版QQ就是用UDP协议传输的,HTTP是用TCP协议传输的,它们在传输速度上的比较,读者自己体验一下就能发现区别了.四,TCP与UDP的选择如果比较UDP包和TCP包的结构,很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制.与TCP协议相同,UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用.一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度,校验码域使其可以进行整体校验.许多应用只支持UDP,如:多媒体数据流,不产生任何额外的数据,即使知道有破坏的包也不进行重发.很明显,当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性,可控制性和可靠性时,TCP协议是当然的选择.当强调传输性能而不是传输的完整性时,如:音频和多媒体应用,uDP是最好的选择.在数据传输时问很短,以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下,UDP也是一个好的选择,如:DNS交换.把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时,UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据.TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下,但是TCP可靠的点对点连接越来越被绝大多数的网络应用系统所采用.AnalysingOfTCPandUDPProtocolZhaoYi(AnshunCollege,TheCentreOfComputer-Anshun561000-Guizhou,China)Abstract:Dependabilityisthebasisofacomputersystem.Appliedprogramsdependonthedependabletransmissionofdata.ThesystemensuresthetransmissionofdatawithoutbeinglostorrepeatedafteritIStrans-mittedtothebottomleve1.Asthemostimportantprotocols,theTCP/IPandUDPnetworksystemshaveprovidedthemostdependablecommunicationforthecustomers.Thispaperdealswiththe