传输层
负责数据能够从发送端传输接收端.
1. 再谈端口号
端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序
在 TCP/IP 协议中, 用 "源 IP", "源端口号", "目的 IP", "目的端口号", "协议号" 这样一个
五元组来标识一个通信(可以通过 netstat -n 查看)
1.0 源 IP
- 定义：发送数据的设备（如计算机、手机、服务器等）在网络中的唯一标识，用于定位数据的 “出发点”。
- 作用：就像现实中的 “寄件人地址”，接收方可以通过源 IP 知道数据来自哪里，以便后续回复或追踪。
1.2 源端口号
- 定义：发送设备上负责发送数据的应用程序或进程的标识。
- 作用：同一台设备可能同时运行多个网络应用（如浏览器、微信、游戏等），源端口号用于区分这些应用，确保数据能准确交付给发送端的对应程序。
1.3 目的 IP
- 定义：接收数据的设备在网络中的唯一标识，用于定位数据的 “终点”。
- 作用：类似现实中的 “收件人地址”，网络设备（如路由器）通过目的 IP 确定数据的传输路径，确保数据最终到达目标设备。
1.4 目的端口号
- 定义：接收设备上负责接收数据的应用程序或进程的标识。
- 作用：与源端口号对应，用于将数据准确交付给接收端的特定应用（如服务器的 80 端口对应网页服务，21 端口对应 FTP 文件传输服务）。
1.5 协议号
- 定义：标识数据所使用的传输层协议（如 TCP、UDP 等），用于告知接收端如何处理数据。
- 作用：不同协议的处理方式不同（如 TCP 提供可靠传输，UDP 提供快速传输），协议号确保接收端用正确的协议解析数据。
1.1 端口号范围划分
• 0 - 1023: 知名端口号, HTTP, FTP, SSH 等这些广为使用的应用层协议, 他们的
端口号都是固定的.• 1024 - 65535: 操作系统动态分配的端口号. 客户端程序的端口号, 就是由操作
系统从这个范围分配的1.2 认识知名端口号(Well-Know Port Number)
有些服务器是非常常用的, 为了使用方便, 人们约定一些常用的服务器, 都是用以下这些
固定的端口号:
• ssh 服务器, 使用 22 端口
• ftp 服务器, 使用 21 端口
• telnet 服务器, 使用 23 端口
• http 服务器, 使用 80 端口
• https 服务器, 使用 443
1.3 两个问题
1. 一个进程是否可以 bind 多个端口号？--- 可以，进程可以创建多个套接字（Socket），每个套接字绑定不同的端口，独立监听或发送数据。
2. 一个端口号是否可以被多个进程 bind? --- 通常不可以，但存在特殊情况，一个端口在同一时间只能被一个进程绑定
2.UDP协议
2.1 UDP协议端模式
• 16 位 UDP 长度, 表示整个数据报(UDP 首部+UDP 数据)的最大长度;（有明显边界）
• 如果校验和出错, 就会直接丢弃
报文就是结构体被组织起来
2.2 UDP特点
1. 无连接: 知道对端的 IP 和端口号就直接进行传输, 不需要建立连接（如 TCP 的三次握手）;
2. 不可靠: 没有确认机制, 没有重传机制; 如果因为网络故障该段无法发到对方,UDP 协议层也不会给应用层返回任何错误信息;
3. 面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量;
2.3 面向数据报
应用层交给 UDP 多长的报文, UDP 原样发送, 既不会拆分, 也不会合并;用 UDP 传输 100 个字节的数据:
• 如果发送端调用一次 sendto, 发送 100 个字节, 那么接收端也必须调用对应的 一次 recvfrom, 接收 100 个字节; 而不能循环调用 10 次 recvfrom, 每次接收 10 个字节;
适用场景：
- 对实时性要求高（如视频通话、语音聊天）
- 允许少量数据丢失（如 DNS 查询、游戏数据）
面向数据报的通信以 “快速、灵活” 为核心，牺牲了可靠性以换取效率，适用于对实时性要求高于完整性的场景。
2.4 UDP的缓冲区
• UDP 没有真正意义上的 发送缓冲区. 调用 sendto 会直接交给内核, 由内核将数据传给网络层协议进行后续的传输动作;
• UDP 具有接收缓冲区. 但是这个接收缓冲区不能保证收到的 UDP 报的顺序和发送 UDP 报的顺序一致; 如果缓冲区满了, 再到达的 UDP 数据就会被丢弃
工作机制：
应用程序调用
应用程序调用
sendto() 或 sendmsg() 等函数发送 UDP 数据时，数据会先被复制到发送缓冲区。操作系统内核会尽快将缓冲区中的数据封装为数据报并通过网络发送，发送完成后缓冲区中的数据会被立即释放（不会像 TCP 那样保留数据用于重传）
UDP 的 socket 既能读, 也能写, 这个概念叫做 全双工 --- 指通信双方可以同时进行双向数据传输的方式，即发送方和接收方能够在同一时间既发送数据又接收数据，两者互不干扰。这种模式类似于现实生活中 “打电话”—— 双方可以同时说话和倾听，无需等待对方结束。
2.5 UDP使用注意事项
我们注意到, UDP 协议首部中有一个 16 位的最大长度. 也就是说一个 UDP 能传输的数据最大长度是 64K(包含 UDP 首部).然而 64K 在当今的互联网环境下, 是一个非常小的数字.如果我们需要传输的数据超过 64K, 就需要在应用层手动的分包, 多次发送, 并在接收端手动拼装;
2.6 基于UDP的应用层协议
• NFS: 网络文件系统
• TFTP: 简单文件传输协议
• DHCP: 动态主机配置协议
• BOOTP: 启动协议(用于无盘设备启动)
• DNS: 域名解析协议
 的解决方案)
