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如何通俗地解释一下 TCP/UDP 协议和 HTTP、FTP、SMTP 等协议之间的区别?

2016-12-09 10:18 447 查看
作者:车小胖

链接:https://www.zhihu.com/question/20583641/answer/104529492

来源:知乎

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先来假设没有TCP,甚至没有IP层,只有MAC对应的数据链路层,HTTP等协议能跑多远?

直接把HTTP封装在Ethernet Frame 里,可以吗?当然可以,在同一个二层广播域里,通过MAC地址来识别对方,然后HTTP的数据通过网卡接口函数完成发送和接收。

那问题来了,如何保证数据万无一失地到达对方?让网卡来保证数据的可靠传输吗?网卡只对Ethernet 帧头做解释,以太网头14个字节也没有哪个字段可以胜任这个可靠传输的任务,那HTTP是不是要自己实现数据传输得可靠机制,比如发送一段1000字节的数据,要等待对方给自己确认收到,然后再来发送,这样是可以保证数据可靠传输。

同样FTP,STMP,POP3,BGP都是要保证数据可靠的传输,那他们是不是也要自己实现这些可靠的机制呢?那是一定,也就是说只要有一个应用,要可靠传输,必须由 application protocol 来实现!是不是很笨啊???这所有application protocol 的可靠传输机制是同样的实现,代码都应该类似,如果我们把这些被重用的代码封装起来,即接口函数API,让他实现数据的可靠传输,同时用一个标识符来表明这是哪个application protocol,是不是可行呢?可行!!!

这就是伟大TCP/IP协议的缔造者所高度抽象出来的东东:TCP!它把可靠传输机制代码封装成了接口函数API,即socket , 同时用TCP Port来辨别其服务的application Protocol。而application protocol 只需要对自己的协议本身和协议数据做解释,完成端对端的会话。

第二个问题:现在 Ethernet + TCP + application protocol ,这个包能跑多远?也就是一个广播域那么大的范围了吧?yes,sir,小样再怎么得瑟也逃不出广播域的圈圈。IP层就是来解决这个问题的,有了IP层可以让Internet 成为可能,一句广告词:impossible is nothing! 要知道IP就是 Internet Protocol 的缩写。

那你可能要问了, 我想要IP层,不想要TCP层,直接把数据封装在IP层可以吗? 太可以了!不光可以,而且好多协议也是这么做的,OSPF,EIGRP,GRE,ESP,AH等协议都是这么做的,如果他们想保证可靠传输,他们自己用代码来实现,这当然可以。

问题是IP只用一个字节来表示协议号,理论上只能辨识255种上层协议,资源非常紧张,而且都被知名的大牌协议所霸占着,比如TCP,ICMP,IGMP,包括上面提到的,哪里轮的上你哦!为了解决这个资源紧张问题,于是就有了另外一个什么鸟事不干,只用来辨别application protocol 的小东西:UDP!

其实UDP除了提供一个Port来分辨application protocol , 确实没干点别的,但是Port 号占用2个字节,理论上可以分辨65535种 application protocol ,就这一条就可以让其功德圆满了,正是因为它不像TCP,是完全无状态协议,所以也深得一些应用程序的青睐,因为UDP无状态,IP也无状态,会话所有的状态都由application protocol 来进行控制,这也是一种选择。

另外UDP-based 的应用可以实现可靠传输,比如TFTP,那就由TFTP自己来实现可靠传输;也可以把数据交给UDP,让其发送出去即可,对发送出去的数据不需要确认,同学们会问:这是哪种应用啊?语音流量,丢了就丢了,对方听不见大不了再说一遍。

综上,TCP提供一种可靠传输机制,有状态;UDP提供一种更多的空间来辨别上层的协议,无状态
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标签:  网络通信