【网络原理】| 应用层协议与传输层协议 (UDP)

ゝ一纸荒年。 2024-04-29 19:18 95阅读 0赞

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#### 目录 ####

*  一、应用层协议
 *  二、传输层协议（UDP协议）

## 一、应用层协议 ##

应用层是和代码直接相关的一层，决定了数据要传输什么，怎么去使用这些数据等问题。  
应用层这里，虽然存在一些现有的协议(比如HTTP)，但是也有很多的情况，需要我们去自定义一些协议，这里的自定协议就是约定应层数据报的数据格式。

*  如何约定格式？

1.  **确定要传输哪些信息。（根据需求）**

比如一个外卖程序，我们需要传输以下的信息。

*  请求 ： 用户id ；用户的位置等
 *  响应 ： 若干个商家信息 ； 每个商家信息：商家的名字 ； 图片 ； 评分 ； 类型等

![在这里插入图片描述][e1b9acf53f0e4ca0b3be80e7fd0c4d0c.png]  
**2. 确定数据按照什么样的格式来组织的**  
一个简单的方案就是按照分隔符进行组织数据，如下图：  
![76111c14bc824e04bd6b78ef3af32475.png][]  
在实际的开发中，还有一些现成的格式，是可以直接使用的

*  **xml格式**

这种格式主要是通过标签的形式来组织数据，具体如下图：  
![在这里插入图片描述][66a4fbe4de8149fdaf7175f837020880.png]  
其中 html 可以看作是 xml 的特殊情况

*  **json 格式**

json 是使用 \{\} 来作为标识的  
![在这里插入图片描述][e76eb38797f8449fb98fa57196d646e2.png]

## 二、传输层协议（UDP协议） ##

学习协议的一个重要环节：认识 **协议的报文格式**

UDP的报文格式：  
![在这里插入图片描述][af2aaffa48e946af9d191b620555d178.png]  
![在这里插入图片描述][ac4dff1548174e30ade44a14b169c8c5.png]

*  **UDP的特点**

1.  无连接  
    知道对端的 ip 和 端口号就可以进行通信，不需要建立连接
2.  不可靠  
    没有任何的安全机制，即是 发送端发送数据报之后，如果因为某些原因，接收端没有收到来自发送端的数据，UDP协议层也不会给发送端返回任何的错误提示信息
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
4.  全双工  
    UDP只有接收缓冲区，没有发送缓存区

> UDP没有真正意义上的 发送缓冲区。发送的数据会直接交给内核，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；

UDP的 socket 既能读，也能写，这个概念叫做全双工

*  源端口和目的端口

> 两者描述了数据从哪里来以及到哪里去，ip 地址用来区分是哪一个主机，一个主机上有多个应用程序，运用端口号来区分出具体的程序。

*  报文长度

> 表示了 UDP 数据报的长度，2个字节，能表示的最大长度是65535即是64KB，所以传输一个UDP 数据报的最大长度就是64KB

> 若是传输比较大的数据，怎么解决？
> 
> 1.  将数据拆分成多个部分，使用多个 UDP 数据报进行传输，类似于多次搬东西，但是比较复杂
> 2.  直接使用 TCP 协议，TCP对数据长度没有限制

*  校验和

> 意义： 用来判断当前传输的数据是否发生错误  
> 校验和往往就是去内容或者是内容的一部分，通过一些算法或者数学公式，进行一些变换得到一个数值。  
> 如果内容发生了改变，则校验和也就会发生了变化，也就可以感知到传输出错

*  扩展问题

经典面试题：

1.  UDP本身是无连接，不可靠，面向数据报的协议，如果要基于传输层UDP协议，来实现一个可靠传输，应该如何设计？
2.  UDP大小是受限的，如果要基于传输层UDP协议，传输超过64K的数据，应该如何设计？

> 以上两个问题答案类似，都可以参考TCP的可靠性机制在应用层实现类似的逻辑：  
> 例如：  
> 引入序列号，保证数据顺序；  
> 引入确认应答，确保对端收到了数据；  
> 引入超时重传，如果隔一段时间没有应答，就重发数据；  
> …

> ?️?️?️ 好啦，到这里有关 应用层协议与传输层协议 (UDP) 的分享就没了，如果感觉做的还不错的话可以点个赞，关注一下，你的支持就是我继续下去的动力，蟹蟹大家了，我们下期分享传输层协议 (TCP)，拜拜~ ☆\*: .｡. o(≧▽≦)o .｡.:\*☆

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