传输层之UDP与TCP的首部

从通信信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能的最底层。

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传输层位于应用层和数据链路层之间，主要有两个协议，用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）、传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）。

UDP在发送数据前不需要建立连接，所以首部不需要存储太多数据，只有四部分（源端口、目的端口、长度、检验和），各占2个字节，其中长度属性并没必要，因为完全可以在数据链路层计算出来，这里存在是为了保障头部占据8字节。

1_upd数据格式.jpeg

这里增加了一个【伪首部】，伪首部的数据是不会发送到下一层的，仅仅是用于检验和增强校验的功能，检验和将首部（包括伪首部）和数据部分一起计算。

UDP请求抓包后可以看到只有几项数据，源端口52364，目的端口53，总长度43字节，检验和看起来无效。

2_抓包udp.jpeg

但TCP就不同了，发送数据前需要建立连接，并且尽可能的保障数据可靠交付，首部会有更多的属性来记录信息。

3_tcp数据格式.jpeg

• 序号(Sequence Number) --- 4字节， TCP传输过程中每一个字节都有编号，建立连接后，序号表示TCP数据部分的第一个字节编号(实际是一个非常大的值，非常大的值 - 固定值 = 小的编号，同一请求有一个固定值，固定值来源于建立连接时seq=0时的值)
• 确认号(Acknowledgment Number) --- 期望对方下一次传过来的TCP数据部分的第一个字节编号
• 数据偏移 --- 4位，范围0x0101-0x1111，换成十进制乘以以4为首部长度（20-60字节）
• 保留 --- 暂时没什么用，占6位（标志位有三位没什么用就划到了保留位中），有些资料会说占3位，标志位占9位
• 标志位(Flags) --- 6位
  • URG: urgent（紧急）--- 为1时，紧急指针中的数据才有作用
  • ACK: acknowledgment（确认）--- 为1时，确认号字段才有效
  • PSH: push --- 交互式网络通信才有用
  • RST: reset（重置）--- 为1时，表示tcp连接中出现问题，要释放连接并重新建立连接
  • SYN: synchronization（同步，用于建立连接）--- syn=1,ack=0时表明建立连接，服务器同意时回复syn=1,ack=1
  • FIN: finish（终止连接）--- 为1时，表示要求释放连接
• 窗口(Window) --- 2字节，流量控制功能，告知下一次允许发送的数据大小
• 检验和(checksum) --- 2字节，计算伪首部（12字节、不会传递给网络层） + 首部 + 数据
• 紧急指针： 2字节，urg为1时生效，放置的是长度，表示tcp数据中前x位是紧急数据，尽快传送
• 选项：长度可变，当建立连接时，可靠传输和流量控制时需要

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从抓包数据可以看到，序号为0，但它真实的序号是一个非常大的数字（631127820），确认号为0，数据偏移为8，乘以4得出的首部长度为32字节，标志位折叠起来了，里面的syn是1，其余都是0，这里是建立连接的时候。

窗口大小64240，检验和看起来无效，紧急指针为0，选项中有12字节，里面定义了一些建立连接需要用的其它数据，加上首部其他属性的默认20字节，与总长度32字节对应。

首部存储信息的不同决定着UDP和TCP存在很大的差异。

5_udp与tcp的区别.png

UDP适合实时的场景，比如直播、视频通话，即使有些时候卡顿，没听清内容、没看到画面，也不影响通信的正常进行。

TCP正好相反，适用于需要数据完整的场景，比如邮件、浏览器、文件传输等，这些场合如何丢失了一些文字和数据，可能语义就完全变了，会对内容完整性有较大影响。

而TCP又如何做到保障数据的可靠传输呢？敬请期待我下一篇文章~

以上就是 传输层之UDP与TCP的首部的内容 ， 更多有关 前端、网络协议 的内容可以参考我其它的博文，持续更新中~