第8章 Linux 网络编程基础
8.1 网络通信概述
8.1.1 IP和端口
所有的数据传输，都有三个要素：源、目的、长度。
怎么表示源或者目的呢？请看图8.1：
图8.1网络源和目的
所以，在网络传输中需要使用“IP和端口”来表示源或目的。
8.1.2 网络传输中的2个对象：server和client
我们经常访问网站，这涉及2个对象：网站服务器，浏览器。网站服务器平时安静地呆着，浏览器主动发起数据请求。网站服务器、浏览器可以抽象成2个软件的概念：server程序、client程序。
图8.2 网络客户端和服务器
8.1.3 两种传输方式：TCP/UDP
在一般的网络书籍中，网络协议被分为5层，如图8.3所示：
图8.3 网络协议层
⚫ 应用层：它是体系结构中的最高层，直接为用户的应用进程（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务。在因特网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议，DNS，POP3，SNMP，Telnet等等。
⚫ 运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。运输层主要使用以下两种协议：
① 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）：面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。
② 用户数据包协议UDP（User Datagram Protocol）：无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。
⚫ 网络层：负责将被称为数据包（datagram）的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。
⚫ 链路层：因特网的网络层通过源和目的地之间的一系列路由器路由数据报。
⚫ 物理层：在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。
这些层对于初学者来说很难理解，我们只需要知道：我们需要使用“运输层”编写应用程序，我们的应用程序位于“应用层”。
使用“运输层”时，可以选择TCP协议，也可以选择UDP协议。
1. TCP和UDP原理上的区别
TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务。这种服务有2个特点：可靠传输、流量控制（即发送方/接收方速率匹配）。它包括了应用层报文划分为短报文，并提供拥塞控制机制。
UDP协议向它的应用程序提供无连接服务。它没有可靠性，没有流量控制，也没有拥塞控制。
2. 为何存在UDP协议
既然TCP提供了可靠数据传输服务，而UDP不能提供，那么TCP是否总是首选呢？
答案是否定的，因为有许多应用更适合用UDP，举个例子：视频通话时，使用UDP，偶尔的丢包、偶尔的花屏时可以忍受的；如果使用TCP，每个数据包都要确保可靠传输，当它出错时就重传，这会导致后续的数据包被阻滞，视频效果反而不好。
使用UDP时，有如下特点：
① 关于何时发送什么数据控制的更为精细：
采用UDP时只要应用进程将数据传递给UDP，UDP就会立即将其传递给网络层。而TCP有重传机制，而不管可靠交付需要多长时间。但是实时应用通常不希望过分的延迟报文段的传送，且能容忍一部分数据丢失。
② 无需建立连接，不会引入建立连接时的延迟。
③ 无连接状态，能支持更多的活跃客户。
④ 分组首部开销较小。
3. TCP/UDP网络通信大概交互图
下面我们分别画出运用TCP协议和运用UDP协议的客户端和服务器大概交互图。
图8.4 面向连接的TCP流模式
图8.5 UDP用户数据包模式
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未完待续
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