【网络原理】| 应用层协议与传输层协议 (UDP)

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一、应用层协议

应用层是和代码直接相关的一层，决定了数据要传输什么，怎么去使用这些数据等问题。
应用层这里，虽然存在一些现有的协议(比如HTTP)，但是也有很多的情况，需要我们去自定义一些协议，这里的自定协议就是约定应层数据报的数据格式。

• 如何约定格式？

1. 确定要传输哪些信息。（根据需求）

比如一个外卖程序，我们需要传输以下的信息。

• 请求 ： 用户id ；用户的位置等
• 响应 ： 若干个商家信息 ； 每个商家信息：商家的名字 ； 图片 ； 评分 ； 类型等

2. 确定数据按照什么样的格式来组织的
一个简单的方案就是按照分隔符进行组织数据，如下图：

在实际的开发中，还有一些现成的格式，是可以直接使用的

• xml格式

这种格式主要是通过标签的形式来组织数据，具体如下图：

其中 html 可以看作是 xml 的特殊情况

• json 格式

json 是使用 {} 来作为标识的

二、传输层协议（UDP协议）

学习协议的一个重要环节：认识 协议的报文格式

UDP的报文格式：

• UDP的特点

1. 无连接
   知道对端的 ip 和 端口号就可以进行通信，不需要建立连接
2. 不可靠
   没有任何的安全机制，即是 发送端发送数据报之后，如果因为某些原因，接收端没有收到来自发送端的数据，UDP协议层也不会给发送端返回任何的错误提示信息
3. 面向数据报
   应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并
4. 全双工
   UDP只有接收缓冲区，没有发送缓存区

UDP没有真正意义上的 发送缓冲区。发送的数据会直接交给内核，由内核将数据传给网络层协议
进行后续的传输动作；

UDP具有接收缓冲区，但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致；如果缓冲区满了，再到达的UDP数据就会被丢弃；

UDP的 socket 既能读，也能写，这个概念叫做全双工

• 源端口和目的端口

两者描述了数据从哪里来以及到哪里去，ip 地址用来区分是哪一个主机，一个主机上有多个应用程序，运用端口号来区分出具体的程序。

• 报文长度

表示了 UDP 数据报的长度，2个字节，能表示的最大长度是65535即是64KB，所以传输一个UDP 数据报的最大长度就是64KB

若是传输比较大的数据，怎么解决？

1. 将数据拆分成多个部分，使用多个 UDP 数据报进行传输，类似于多次搬东西，但是比较复杂
2. 直接使用 TCP 协议，TCP对数据长度没有限制

• 校验和

意义： 用来判断当前传输的数据是否发生错误
校验和往往就是去内容或者是内容的一部分，通过一些算法或者数学公式，进行一些变换得到一个数值。
如果内容发生了改变，则校验和也就会发生了变化，也就可以感知到传输出错

• 扩展问题

经典面试题：

1. UDP本身是无连接，不可靠，面向数据报的协议，如果要基于传输层UDP协议，来实现一个可靠传输，应该如何设计？
2. UDP大小是受限的，如果要基于传输层UDP协议，传输超过64K的数据，应该如何设计？

以上两个问题答案类似，都可以参考TCP的可靠性机制在应用层实现类似的逻辑：
例如：
引入序列号，保证数据顺序；
引入确认应答，确保对端收到了数据；
引入超时重传，如果隔一段时间没有应答，就重发数据；
…

️️️ 好啦，到这里有关 应用层协议与传输层协议 (UDP) 的分享就没了，如果感觉做的还不错的话可以点个赞，关注一下，你的支持就是我继续下去的动力，蟹蟹大家了，我们下期分享传输层协议 (TCP)，拜拜~ ☆*: .｡. o(≧▽≦)o .｡.:*☆