嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程之：TCP/IP協(xié)議概述

圖10.3就是這個(gè)流程的簡(jiǎn)單示意圖。

圖10.3TCP三次握手協(xié)議

TCP實(shí)體所采用的基本協(xié)議是滑動(dòng)窗口協(xié)議。當(dāng)發(fā)送方傳送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，它將啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。當(dāng)該數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地后，接收方的TCP實(shí)體往回發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，其中包含有一個(gè)確認(rèn)序號(hào)，它表示希望收到的下一個(gè)數(shù)據(jù)包的順序號(hào)。如果發(fā)送方的定時(shí)器在確認(rèn)信息到達(dá)之前超時(shí)，那么發(fā)送方會(huì)重發(fā)該數(shù)據(jù)包。

（3）TCP數(shù)據(jù)包頭。

圖10.4給出了TCP數(shù)據(jù)包頭的格式。

TCP數(shù)據(jù)包頭的含義如下所示。

n 源端口、目的端口：16位長(zhǎng)。標(biāo)識(shí)出遠(yuǎn)端和本地的端口號(hào)。

圖10.4TCP數(shù)據(jù)包頭的格式

n 序號(hào)：32位長(zhǎng)。標(biāo)識(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)的順序。

n 確認(rèn)號(hào)：32位長(zhǎng)。希望收到的下一個(gè)數(shù)據(jù)包的序列號(hào)。

n TCP頭長(zhǎng)：4位長(zhǎng)。表明TCP頭中包含多少個(gè)32位字。

n 6位未用。

n ACK：ACK位置1表明確認(rèn)號(hào)是合法的。如果ACK為0，那么數(shù)據(jù)報(bào)不包含確認(rèn)信息，確認(rèn)字段被省略。

n PSH：表示是帶有PUSH標(biāo)志的數(shù)據(jù)。接收方因此請(qǐng)求數(shù)據(jù)包一到便將其送往應(yīng)用程序而不必等到緩沖區(qū)裝滿時(shí)才傳送。

n RST：用于復(fù)位由于主機(jī)崩潰或其他原因而出現(xiàn)的錯(cuò)誤連接。還可以用于拒絕非法的數(shù)據(jù)包或拒絕連接請(qǐng)求。

n SYN：用于建立連接。

n FIN：用于釋放連接。

n 窗口大?。?6位長(zhǎng)。窗口大小字段表示在確認(rèn)了字節(jié)之后還可以發(fā)送多少個(gè)字節(jié)。

n 校驗(yàn)和：16位長(zhǎng)。是為了確保高可靠性而設(shè)置的。它校驗(yàn)頭部、數(shù)據(jù)和偽TCP頭部之和。

n 可選項(xiàng)：0個(gè)或多個(gè)32位字。包括最大TCP載荷，滑動(dòng)窗口比例以及選擇重發(fā)數(shù)據(jù)包等選項(xiàng)。

2．UDP

（1）概述。

UDP即用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，它是一種無(wú)連接協(xié)議，因此不需要像TCP那樣通過(guò)三次握手來(lái)建立一個(gè)連接。同時(shí)，一個(gè)UDP應(yīng)用可同時(shí)作為應(yīng)用的客戶或服務(wù)器方。由于UDP協(xié)議并不需要建立一個(gè)明確的連接，因此建立UDP應(yīng)用要比建立TCP應(yīng)用簡(jiǎn)單得多。

UDP協(xié)議從問(wèn)世至今已經(jīng)被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經(jīng)被一些類(lèi)似協(xié)議所掩蓋，但是在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量越來(lái)越高的今天，UDP的應(yīng)用得到了大大的增強(qiáng)。它比TCP協(xié)議更為高效，也能更好地解決實(shí)時(shí)性的問(wèn)題。如今，包括網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)在內(nèi)的眾多的客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都使用UDP協(xié)議。

（2）UDP數(shù)據(jù)報(bào)頭。

UDP數(shù)據(jù)報(bào)頭如下圖10.5所示。

n 源地址、目的地址：16位長(zhǎng)。標(biāo)識(shí)出遠(yuǎn)端和本地的端口號(hào)。

n 數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度是指包括報(bào)頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總的字節(jié)數(shù)。因?yàn)閳?bào)頭的長(zhǎng)度是固定的，所以該域主要用來(lái)計(jì)算可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)部分（又稱為數(shù)據(jù)負(fù)載）。

3．協(xié)議的選擇

協(xié)議的選擇應(yīng)該考慮到以下3個(gè)方面。

（1）對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的要求。

對(duì)數(shù)據(jù)要求高可靠性的應(yīng)用需選擇TCP協(xié)議，如驗(yàn)證、密碼字段的傳送都是不允許出錯(cuò)的，而對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性要求不那么高的應(yīng)用可選擇UDP傳送。

（2）應(yīng)用的實(shí)時(shí)性。

TCP協(xié)議在傳送過(guò)程中要使用三次握手、重傳確認(rèn)等手段來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。使用TCP協(xié)議會(huì)有較大的時(shí)延，因此不適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，如VOIP、視頻監(jiān)控等。相反，UDP協(xié)議則在這些應(yīng)用中能發(fā)揮很好的作用。

（3）網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

由于TCP協(xié)議的提出主要是解決網(wǎng)絡(luò)的可靠性問(wèn)題，它通過(guò)各種機(jī)制來(lái)減少錯(cuò)誤發(fā)生的概率。因此，在網(wǎng)絡(luò)狀況不是很好的情況下需選用TCP協(xié)議（如在廣域網(wǎng)等情況），但是若在網(wǎng)絡(luò)狀況很好的情況下（如局域網(wǎng)等）就不需要再采用TCP協(xié)議，而建議選擇UDP協(xié)議來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。