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

圖10.3就是這個流程的簡單示意圖。

圖10.3TCP三次握手協(xié)議

TCP實體所采用的基本協(xié)議是滑動窗口協(xié)議。當(dāng)發(fā)送方傳送一個數(shù)據(jù)報時，它將啟動計時器。當(dāng)該數(shù)據(jù)報到達目的地后，接收方的TCP實體往回發(fā)送一個數(shù)據(jù)報，其中包含有一個確認序號，它表示希望收到的下一個數(shù)據(jù)包的順序號。如果發(fā)送方的定時器在確認信息到達之前超時，那么發(fā)送方會重發(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。標(biāo)識出遠端和本地的端口號。

圖10.4TCP數(shù)據(jù)包頭的格式

n 序號：32位長。標(biāo)識發(fā)送的數(shù)據(jù)報的順序。

n 確認號：32位長。希望收到的下一個數(shù)據(jù)包的序列號。

n TCP頭長：4位長。表明TCP頭中包含多少個32位字。

n 6位未用。

n ACK：ACK位置1表明確認號是合法的。如果ACK為0，那么數(shù)據(jù)報不包含確認信息，確認字段被省略。

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)裝滿時才傳送。

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

n SYN：用于建立連接。

n FIN：用于釋放連接。

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

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

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

2．UDP

（1）概述。

UDP即用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，它是一種無連接協(xié)議，因此不需要像TCP那樣通過三次握手來建立一個連接。同時，一個UDP應(yīng)用可同時作為應(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明確的連接，因此建立UDP應(yīng)用要比建立TCP應(yīng)用簡單得多。

UDP協(xié)議從問世至今已經(jīng)被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經(jīng)被一些類似協(xié)議所掩蓋，但是在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量越來越高的今天，UDP的應(yīng)用得到了大大的增強。它比TCP協(xié)議更為高效，也能更好地解決實時性的問題。如今，包括網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(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)報頭。

UDP數(shù)據(jù)報頭如下圖10.5所示。

n 源地址、目的地址：16位長。標(biāo)識出遠端和本地的端口號。

n 數(shù)據(jù)報的長度是指包括報頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總的字節(jié)數(shù)。因為報頭的長度是固定的，所以該域主要用來計算可變長度的數(shù)據(jù)部分（又稱為數(shù)據(jù)負載）。

3．協(xié)議的選擇

協(xié)議的選擇應(yīng)該考慮到以下3個方面。

（1）對數(shù)據(jù)可靠性的要求。

對數(shù)據(jù)要求高可靠性的應(yīng)用需選擇TCP協(xié)議，如驗證、密碼字段的傳送都是不允許出錯的，而對數(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)用的實時性。

TCP協(xié)議在傳送過程中要使用三次握手、重傳確認等手段來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｊ褂肨CP協(xié)議會有較大的時延，因此不適合對實時性要求較高的應(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)的可靠性問題，它通過各種機制來減少錯誤發(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)議來減少網(wǎng)絡(luò)負荷。