TCP与UDP的区别、ARP协议的作用、路由器与交换机的区别

超、凢脫俗 2022-07-12 08:46 165阅读 0赞

# 1、TCP和UDP的区别   #

传输层协议主要有TCP与UDP。UDP提供无连接的通信，不能保证数据包被发送到目标地址，典型的**即时传输少量数据的应用程序通常使用UDP**，TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，**它为传输大量数据或需要接收数据许可的应用程序提供连接定向和可靠的通信**。

TCP连接就像打电话，一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，简单的描述三次对话的过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

UDP连接就像发短信，用户短信发送给对方，对方有没有收到信息，发送者根本不知道，而且对方是否回答也不知道，对方对信息发送者发送消息也是同样的过程。

**TCP****的包头结构如下：**

源端口 16位

目标端口 16位

序列号 32位

回应序号 32位

TCP头长度 4位

reserved 6位

控制代码 6位

窗口大小 16位

偏移量 16位

校验和 16位

选项  32位(可选)

这样我们得出了TCP包头的最小长度，为20字节。

** UDP的包头结构：**

源端口 16位

目的端口 16位

长度 16位

校验和 16位

这样我们得出了UDP包头的最小长度，为8字节。

TCP与UDP的区别主要表现在以下几个方面：

1）TCP是面向连接的传输控制协议，而UDP提供的是无连接的数据报服务；

2）TCP是一种**流模式**的协议，UDP是一种**数据报模式**的协议；

3）TCP具有**高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序**；UDP在传输数据前不建立连接，不对数据报进行检查和修改，无需等待对方的应答，所以**会出现分组丢失、重复、乱序**，应用程序需要**负责传输可靠性方面的所有工作**；

4）TCP对系统资源要求较多，UDP要求较少；

5）UDP具有**较好的实时性，工作效率比TCP高**；

6）UDP的包头结构比TCP的包头结构简单，因此**网络开销**也小；

7）TCP**提供流量/拥塞控制**，而UDP不提供。

# 2、ARP协议的作用 #

你知道数据包在局域网上是怎么传输的吗？是靠什么来传输的吗？也许你会说是靠IP地址，那么你只正确了一半。其**实真正在传输过程中是靠计算机的网卡地址即MAC来传输**。现在我们就用实例来模拟一下传输的全过程。现在有一台计算机A(IP:192.168.85.1 MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AA)，另一台计算机

B(IP:192.168.85.100 MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BB)。现在用A去ping B。看到：

Reply from 192.168.85.100

bytes=32 time<10ms TTL=32

这样的信息。然后输入arp-a，会看见192.168.8.100 BB-BB-BB-BB-BB-BB dynamic这样的信息。那就是**ARP高速缓存中IP地址和MAC地址的一个映射关系**，**在以太网中，数据传递靠的是MAC，而并不是IP地址**。其实在这背后就隐藏着ARP的秘密。你一定会问，网络上这么多计算机，A是怎么找到B的？那么我们就来分析一下细节。首先A并不知道B在哪里，那么A首先就会发一个广播的ARP请求，它的目的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，目的IP地址是B的192.168.85.100，再带上自己的源IP，和源MAC。那么一个网段上的所有计算机都会接收到来自A的ARP请求，由于每台计算机都有自己唯一的MAC和IP，那么它会分析目的IP即192.168.85.100是不是自己的IP？如果不是，网卡会自动丢弃数据包。如果B接收到了，经过分析，目的IP是自己的，于是B更新自己的ARP高速缓存，记录下A的IP和MAC。然后B就会回应A一个ARP应答，就是把A的源IP，源MAC变成现在的目的IP和目的MAC，再带上自己的源IP，源MAC，发送给A。当A机接收到ARP应答后，更新自己的ARP高速缓存，即把ARP应答中的B机的源IP，源MAC的映射关系记录在高速缓存中。那么现在A机中有B的MAC和IP，B机中也有A的MAC和IP。ARP请求和应答过程就结束了。

由于ARP高速缓存是会定时自动更新的，在没有静态绑定的情况下，IP和MAC的映射关系会随时间的流逝而自动消失。因此，在以后的通信中，A在和B通信时，会首先查看ARP高速缓存中有没有B的IP和MAC的映射关系，如果有，就直接取得MAC地址，如果没有就再发一次ARP请求的广播，等待B机再次应答即重复上面动作。

# 3、路由器和交换机 #

**交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别**，能完成封装转发数据包功能的网络设备。它具有流量控制能力，主要用于组建局域网。**路由器是连接Internet中各局域网、广域网的网络设备。它是网络的枢纽，是组成广域网的一个重要部分**，用于为数据包找到最合适的到达路径。交换机和路由器的区别主要表现在以下三个方面：

（1）**工作层次不同**。交换机工作OSI模型的**数据链路层**，而路由器工作在OSI模型的**网络层**。因此交换机的工作原理比较简单，而**路由器可以得到更多的协议信息，做出更智能的转发决策**。

（2）**数据转发所依据的对象不同**。交换机**利用MAC地址**（即物理地址）来确定转发数据的目的地址，而**路由器是利用IP地址来确定数据转发的地址**。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，物理地址是硬件自带的，由网上生产商来分配的，而且已经固化到网卡中去了，一般来说是不可更改的；而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

（3）**传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域**；而**路由器可以分割广播域。由交换机连接的网段仍属于同一个广播域**，广播数据包在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥塞以及产生安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

**交换机负责同一网段的通信，路由器负责不同网段的通信**。路由器提供防火墙的服务，它仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包，也不传送未知目标网络的数据包，从而可以防止广播风暴。