5.传输层:UDP 协议-TCP/IP网络协议基础

转载 实验楼  2017-02-13 17:31  阅读 115 次

一、传输层协议

从之前介绍的网络层协议来看,通信的两端是两台主机,IP 数据报首部就标明了这两台主机的 IP 地址。但是从传输层来看,是发送方主机中的一个进程与接收方主机中的一个进程在交换数据,因此,严格地讲,通信双方不是主机,而是主机中的进程

主机中常常有多个应用进程同时在与外部通信(比如你的浏览器和 QQ 在同时运行),下图中,A 主机的 AP1 进程在与 B 主机的 AP3 进程通信,同时主机 A 的 AP2 进程也在与 B 主机的 AP4 进程通信。

两个主机的传输层之间有一个灰色双向箭头,写着“传输层提供应用进程间的逻辑通信”。 逻辑通信:看起来是数据似乎是沿着双向箭头在传输层水平传输的,但实际上是沿图中的虚线经多个协议层次而传输。

TCP/IP 协议栈传输层有两个重要协议——UDP 和 TCP,不同的应用进程在传输层使用 TCP 或 UDP 之一:

这一节先介绍比较简单的 UDP,比较复杂的 TCP 将在下一节讨论。

二、端口

在第一节我们已经了解过端口的概念,端口的作用体现在传输层。

刚才的图中,AP1 与 AP3 的通信与 AP2 与 AP4 的通信可以使用同一个传输层协议来传输(TCP 或 UDP),根据 IP 地址或 MAC 地址都只能是把数据传到正确的主机,但具体需要传到哪一个进程,是通过端口来辨认的。比如同时使用浏览器和 QQ,浏览器占用 80 端口,而 QQ 占用 4000 端口,那么发送过来的 QQ 消息便会通过 4000 端口显示在 QQ 客户端,而不会错误地显示在浏览器上。

端口号有 0~65535 的编号,其中:

  • 编号 0~1023 为 系统端口号 ,这些端口号可以在网址 www.iana.org 查询到,它们被指派给了 TCP/IP 最重要的一些应用程序,以下是一些常见的系统端口号:
应用层协议: FTP TELNET SMTP DNS TFTP HTTP SNMP
系统端口号: 21 23 25 53 69 80 161
  • 编号 1024~49151 为 登记端口号 ,为没有系统端口号的应用程序使用,使用这类端口号必须在 IANA 按规定手续登记,以防止重复。
  • 编号 49152~65535 为 短暂端口号 ,是留给客户进程选择暂时使用的,使用结束后,这类端口号会被放开以供其它程序使用。

三、UDP 概述

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议,它只在 IP 数据报服务之上增加了很少一点功能,它的主要特点有:

  • (1).UDP 是无连接的,发送数据之前不需要建立连接(而 TCP 需要),减少了开销和时延。
  • (2).UDP尽最大努力交付,不保证交付可靠性。
  • (3).UDP 是面向报文的,对于从网络层交付下来的 IP 数据报,只做很简单的封装(8 字节 UDP 报头),首部开销小。
  • (4).UDP 没有拥塞控制,出现网络拥塞时发送方也不会降低发送速率。这种特性对某些实时应用是很重要的,比如 IP 电话,视频会议等,它们允许拥塞时丢失一些数据,因为如果不抛弃这些数据,极可能造成时延的累积。
  • (5).UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

从应用层到传输层,再到网络层的各层次封装:

四、UDP 报文

UDP 数据报可分为两部分:UDP 报头和数据部分。其中数据部分是应用层交付下来的数据。UDP 报头总共 8 字节,而这 8 字节又分为 4 个字段:

  • (1)源端口 2 字节 在对方需要回信时可用,不需要时可以全 0;
  • (2)目的端口 2 字节 必须,也是最重要的字段;
  • (3)长度 2 字节 长度值包括报头和数据部分;
  • (4)校验和 2 字节 用于检验 UDP 数据报在传输过程中是否有出错,有错就丢弃。

五、tcpdump 抓取 UDP 报文

现在我们动手实践,尝试抓取一个 UDP 数据报,并解读其内容。

我们需要一个小程序,用于向 指定 IP 地址指定端口 发送一个 指定内容 的 UDP 数据报,这个程序已经编写好,依次输入以下命令,使用 github 把它下载下来,并编译:

  1. cd Desktop
  2. git clone http://git.shiyanlou.com/shiyanlou/tcp_ip_5
  3. cd tcp_ip_5
  4. gcc -o test test.c

这个 C 程序会向 IP 地址 192.168.1.17777 端口 发送一条 "hello" 消息。你可以用编辑器修改程序,向不同的 IP 不同的 IP 发送不同的内容。

编译完成后先别运行,我们还需要使用一个知名的抓包工具 tcpdump ,依次输入以下命令安装,并运行 tcpdump:

  1. sudo apt-get update
  2. sudo apt-get install tcpdump
  3. sudo tcpdump -vvv -X udp port 7777

现在最小化当前终端,另开启一个终端,输入以下命令运行刚才编译好的 C 程序 test:

  1. cd Desktop/tcp_ip_5
  2. ./test

test 程序运行结束,返回刚才运行 tcpdump 的终端查看抓包结果:

修改 C 程序,向192.168.1.10的 8888 端口发送内容 futan 的结果对比:

特别提示:本站资源全部免费下载,因服务器需经费维护,文中部分外链点击后会进入广告,请耐心等待5秒即可跳过广告进入目标页面。如遇页面外链打不开或下载地址失效,您可以在评论中指出错误,或扫描页面底部二维码。
本文地址:http://www.tiangr.com/5-chuan-shu-ceng-udp-xie-yi-tcp-ip-wang-luo-xie-yi-ji-chu.html
温馨提示:文章内容系作者个人观点,不代表甜果儿对观点赞同或支持。
版权声明:本文为转载文章,来源于 实验楼 ,版权归原作者所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

发表评论


表情