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[网络协议]第7节包传输与流传输

你可能需要理解这句话:TCP是流传输协议,UDP是包传输协议。

1:TCP流传输协议?、

打个比方比喻TCP,你家里有个蓄水池,你可以里面倒水,蓄水池上有个龙头,你可以通过龙头将水池里的水放出来,然后用各种各样的容器装(杯子、矿泉水瓶、锅碗瓢盆)接水。
上面的例子中,往水池里倒几次水和接几次水是没有必然联系的,也就是说你可以只倒一次水,然后分10次接完。另外,水池里的水接多少就会少多少;往里面倒多少水,就会增加多少水,但是不能超过水池的容量,多出的水会溢出。
结合TCP的概念,水池就好比接收缓存,倒水就相当于发送数据,接水就相当于读取数据。好比你通过TCP连接给另一端发送数据,你只调用了一次write,发送了100个字节,但是对方可以分10次收完,每次10个字节;你也可以调用10次write,每次10个字节,但是对方可以一次就收完。(假设数据都能到达)但是,你发送的数据量不能大于对方的接收缓存(流量控制),如果你硬是要发送过量数据,则对方的缓存满了就会把多出的数据丢弃。
这种情况是设置非阻塞I/O模型,会把内存耗尽,因为socket是存在内核中的。

客户端发送字节流时,TCP会保证服务端按顺序接收到全部的字节流,其他诸如数据包的大小等,TCP协议对我们来说是透明的,我们可以全部不考虑。
? ? 通俗点说,我们发送数据只需要调用send函数,我们只需要关注send函数的返回值,从而知道了发送了多少个字节,在服务端,我们调用recv函数,我们只需要关注recv函数的返回值,从而知道接收了多少个字节,其他情况通通不管。
? ?在TCP通信过程中,我们不需要关心(也没法关心,但可以设置)数据包的大小,个数,我们只需要在客户端建立一个缓冲区不断发送,在服务端建立一个缓冲区不断接收就够了,当然,我们还可以定义一个包头,来实现诸如发送文件这样更强大的功能。

2:UDP数据报传输协议?

UDP和TCP不同,发送端调用了几次write,接收端必须用相同次数的read读完。UPD是基于报文的,在接收的时候,每次最多只能读取一个报文, 报文和报文是不会合并的,如果缓冲区小于报文长度,则多出的部分会被丢弃。也就说,如果不指定MSG_PEEK标志,每次读取操作将消耗一个报文。

3:为何你本机传输没问题,而两台计算机间传输就出问题了?

其实,这种不同是由TCP和UDP的特性决定的。TCP是面向连接的,也就是说,在连接持续的过程中,socket中收到的数据都是由同一台主机发出的(劫持什么的不考虑),因此,知道保证数据是有序的到达就行了,至于每次读取多少数据自己看着办。

而UDP是无连接的协议,也就是说,只要知道接收端的IP和端口,且网络是可达的, 任何主机都可以向接收端发送数据。这时候,如果一次能读取超过一个报文的数据,则会乱套。比如,主机A向发送了报文P1,主机B发送了报文P2,如果能够 读取超过一个报文的数据,那么就会将P1和P2的数据合并在了一起,这样的数据是没有意义的。

4:为什么

其实,这种不同是由TCP和UDP的特性决定的。
TCP是面向连接的,也就是说,在连接持续的过程中,socket中收到的数据都是由同一台主机发出的(劫持什么的不考虑),因此,知道保证数据是有序的到达就行了,至于每次读取多少数据自己看着办。
而UDP是无连接的协议,也就是说,只要知道接收端的IP和端口,且网络是可达的,任何主机都可以向接收端发送数据。这时候,如果一次能读取超过一个报文的数据,则会乱套。
比如,主机A向发送了报文P1,主机B发送了报文P2,如果能够读取超过一个报文的数据,那么就会将P1和P2的数据合并在了一起,这样的数据是没有意义的。

5:带来的问题

由于TCP"流"的特性以及网络状况,在进行数据传输时会出现以下几种情况.
假设我们连续调用两次send分别发送两段数据data1和data2,在接收端有以下几种接收情况(当然不止这几种情况,这里只列出了有代表性的情况).
A.先接收到data1,然后接收到data2.
B.先接收到data1的部分数据,然后接收到data1余下的部分以及data2的全部.
C.先接收到了data1的全部数据和data2的部分数据,然后接收到了data2的余下的数据.
D.一次性接收到了data1和data2的全部数据.
对于A这种情况正是我们需要的,不再做讨论.对于B,C,D的情况就是大家经常说的"粘包",就需要我们把接收到的数据进行拆包,拆成一个个独立的数据包.为了拆包就必须在发送端进行封包.
另:对于UDP来说就不存在拆包的问题,因为UDP是个"数据包"协议,也就是两段数据间是有界限的,在接收端要么接收不到数据要么就是接收一个完整的一段数据,不会少接收也不会多接收.
为什么会出现B.C.D的情况:
"粘包"可发生在发送端也可发生在接收端.
1.由Nagle算法造成的发送端的粘包:Nagle算法是一种改善网络传输效率的算法.简单的说,当我们提交一段数据给TCP发送时,TCP并不立刻发送此段数据,而是等待一小段时间,看看在等待期间是否还有要发送的数据,若有则会一次把这两段数据发送出去.这是对Nagle算法一个简单的解释,详细的请看相关书籍.象C和D的情况就有可能是Nagle算法造成的.
2.接收端接收不及时造成的接收端粘包:TCP会把接收到的数据存在自己的缓冲区中,然后通知应用层取数据.当应用层由于某些原因不能及时的把TCP的数据取出来,就会造成TCP缓冲区中存放了几段数据.

6.区别

流式套接字要分客户和服务器,而数据报不用分
流式套接字适合传输数据量大的,而数据报套接字适合传递数据量少的
流式套接字建立麻烦,数据报套接字建立简单
客户的流式套接字只能向一个方向传递,数据报套接字可以接受任何方向的来得数据,并可以向任何地址发送数据报
?
流套接字比数据报套接字好,这样你可以不必管理底层细节,只需要相信TCP就可以保证传送的数据是依次,可靠的传送的,缺点是效率相对数据报套接字低。
使用数据报套接字,可以让你更快,但你得自已保证数据是否依次,准确的传送来的,
如使用数据报套接字,你可能先收到后发的,后收到先发的,还有可能收漏,
?
数据报套接字是用来发送数据报的,是面向无连接不可靠的传输(在今天这个网络里,其实已经相当可靠)
流套接字是面向连接可靠的传输。服务器通过转发实现一个客户与另一个客户的数据传送。当向另一个客户转发时,他必须知道对方IP(或套接字等),所以要求转发的客户必须提供关于接受方的信息,否则服务器不知道向哪转发。

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