五、傳輸層

5.1 傳輸層的由來

有了MAC地址和IP地址，我們已經(jīng)可以在互聯(lián)網(wǎng)上任意兩臺(tái)主機(jī)上建立通信。

接下來的問題是，同一臺(tái)主機(jī)上有許多程序都需要用到網(wǎng)絡(luò)，比如，你一邊瀏覽網(wǎng)頁，一邊與朋友在線聊天。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包從互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)來的時(shí)候，你怎么知道，它是表示網(wǎng)頁的內(nèi)容，還是表示在線聊天的內(nèi)容？

也就是說，我們還需要一個(gè)參數(shù)，表示這個(gè)數(shù)據(jù)包到底供哪個(gè)程序（進(jìn)程）使用。這個(gè)參數(shù)就叫做"端口"（port），它其實(shí)是每一個(gè)使用網(wǎng)卡的程序的編號(hào)。每個(gè)數(shù)據(jù)包都發(fā)到主機(jī)的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的數(shù)據(jù)。

"端口"是0到65535之間的一個(gè)整數(shù)，正好16個(gè)二進(jìn)制位。0到1023的端口被系統(tǒng)占用，用戶只能選用大于1023的端口。不管是瀏覽網(wǎng)頁還是在線聊天，應(yīng)用程序會(huì)隨機(jī)選用一個(gè)端口，然后與服務(wù)器的相應(yīng)端口聯(lián)系。

"傳輸層"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"網(wǎng)絡(luò)層"的功能是建立"主機(jī)到主機(jī)"的通信。只要確定主機(jī)和端口，我們就能實(shí)現(xiàn)程序之間的交流。因此，Unix系統(tǒng)就把主機(jī)+端口，叫做"套接字"（socket）。有了它，就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)了。

5.2 UDP協(xié)議

現(xiàn)在，我們必須在數(shù)據(jù)包中加入端口信息，這就需要新的協(xié)議。最簡單的實(shí)現(xiàn)叫做UDP協(xié)議，它的格式幾乎就是在數(shù)據(jù)前面，加上端口號(hào)。

UDP數(shù)據(jù)包，也是由"標(biāo)頭"和"數(shù)據(jù)"兩部分組成。

"標(biāo)頭"部分主要定義了發(fā)出端口和接收端口，"數(shù)據(jù)"部分就是具體的內(nèi)容。然后，把整個(gè)UDP數(shù)據(jù)包放入IP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，而前面說過，IP數(shù)據(jù)包又是放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包之中的，所以整個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包現(xiàn)在變成了下面這樣：

UDP數(shù)據(jù)包非常簡單，"標(biāo)頭"部分一共只有8個(gè)字節(jié)，總長度不超過65,535字節(jié)，正好放進(jìn)一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。

5.3 TCP協(xié)議

UDP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但是缺點(diǎn)是可靠性較差，一旦數(shù)據(jù)包發(fā)出，無法知道對(duì)方是否收到。

為了解決這個(gè)問題，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，TCP協(xié)議就誕生了。這個(gè)協(xié)議非常復(fù)雜，但可以近似認(rèn)為，它就是有確認(rèn)機(jī)制的UDP協(xié)議，每發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包都要求確認(rèn)。如果有一個(gè)數(shù)據(jù)包遺失，就收不到確認(rèn)，發(fā)出方就知道有必要重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包了。

因此，TCP協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)不會(huì)遺失。它的缺點(diǎn)是過程復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難、消耗較多的資源。

TCP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包一樣，都是內(nèi)嵌在IP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分。TCP數(shù)據(jù)包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長度不會(huì)超過IP數(shù)據(jù)包的長度，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割。