为什么说 TCP/IP 是一个不确定性网络

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为什么应用层要做数据完整性校验？

以太网的 CRC32 比较强，但它只能保证同一个网段上的通信不会出错（两台机器的网线插到同一个交换机上，这时候以太网的 CRC 是有用的）。

但是，如果两台机器之间经过了多级路由器呢？

我知道同一个以太网域内，Ethernet 的 FCS 尾部有 CRC32 字段会保证数据完整性，但是作者说在多级路由器之间传输的数据无法保证数据完整性。原因是什么呢，是不是因为 “由于多级路由器之间的传输不是使用的 Ethernet 协议栈，所以就没有 CRC32 等算法？”

那么问题来了，为什么路由器间的传输不做完整性校验呢？如果整个链路的每个传输环节都有类似于 CRC 这样的校验算法，那么是不是上层是不是就可以省略数据校验了？为什么实际情况下没有这样做呢？是成本因素考量？

还有一个问题就是，既然 MAC 帧已经有 CRC32 校验了，为什么位于运输层的 UDP 数据包仍然有 checksum 字段？

这个世界没有 100% 的可靠！即使电脑也会犯错，数据受到干扰更会犯错，甚至还有恶意的人为修改数据。那么互联网的专家们是如何最大限度保证数据的完整性的呢？

链路层强校验

通常数据离开电脑在各种介质中流淌的场合是最容易出错的，因为信号会有各种干扰。介质包括网线、光纤、空气，由于出错概率颇大，故数据链路层的数据完整性校验采用强校验，CRC 校验。

所谓强校验，是指一旦数据发生了错误，CRC 校验会高可靠性地检测倒错误并丢弃，可靠性可以达到 1-1/108。

以太网为例，一帧的数据大约 1500 字节，而 CRC 却要为这 1500 字节提供完整性，而 CRC 的取值空间去仅仅 4 个字节！对，你没有看错，仅仅 4 个字节，却要为 1500 字节服务。客人远远超出服务员的人数，能够达到高可靠性已经难能可贵了。

网络层弱校验

意味着数据链路层提交给 IP 层的数据，有可能是错误的。提交的过程是一次数据的复制过程，这里可能会引入错误，上文已经提到了这一点。浓眉大眼、五官端正的电脑竟然也会犯错，这实在是没有想到啊！

没有关系，IP 层不是还有 Checksum 校验吗？

有同学会说，CRC 是非线性的、高级校验算法，而 Checksum 不过是线性的、低级的校验和算法，CRC 没有校验出的，你 Checksum 能校验出吗？

尺有所长，寸有所短，真不好说 Checksum 是否能校验出 CRC 的疏漏。但是如果我告诉你，IP 层的 Checksum 主要目的是为了防止数据在电脑中的复制操作产生 IP 头数据错误错误，你可能就不会那么纠结了。因为 IP 校验压根不覆盖数据部分。

这里的核心思想是，距离数据的发源地越近的地方，将错误的数据丢弃，避免错误的数据奔袭万里贻害网络资源，善莫大焉！

传输层弱校验

不怕不怕，不是还有 TCP/UDP 的校验吗？

问题是 TCP/UDP 也是 Checksum 弱校验，既然是弱校验，意味着可靠性堪忧，尽然堪忧为何不采用强校验，例如 CRC 或 MD5 或 SHA 校验呢？

在设计 TCP/IP 时代，电脑的计算能力没有那么强大，CRC 耗费的 CPU 资源大，会让电脑一下子慢下来，而 Checksum 只是一个单纯的加法，耗费的 CPU 资源小，故 Checksum 胜出！

不怕不怕不怕啦，我们还有安全层的校验！

安全层超强校验

这里的安全层指的是业界妇孺皆知的 TLS，通常 TLS 的校验值空间具有 16 或 20 字节，取决于是 MD5 还是 SHA1。如果觉得可靠性不够，可以采用 SHA 512, 校验空间可以达到 64 字节。

此外，安全层在计算这些校验值时，还会加入密钥，只有发送方、接收方知晓，任何第三方都无法伪造。这样就真正实现了超过可靠性的数据完整性！

应用层超强校验

数据是通信的核心要素，如果数据错了，一切都是浪费感情！

所以，应用层做为最后一道管卡，要尽可能采用超强校验，来最大限度地保护数据的完整性！

总结

如果五层的校验，只能选择其中之三，那就选择：

1. 链路层强校验
2. 安全层超强校验
3. 应用层超强校验