传输层常见协议详解

传输层常见协议详解

TCP（传输控制协议）

专业讲解

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它通过三次握手建立连接，通信结束后通过四次挥手释放连接。TCP采用确认重传机制（ARQ）、数据校验、序号和流量控制等技术，确保数据的可靠传输。

通俗讲解

TCP就像是打电话聊天，想通话前得先拨号建立连接，聊完后要挂电话断开连接。它会把聊天内容分成一小段一小段发送，每发一段就等着对方确认收到，要是对方没收到或者收到乱码，就会重新发这一段，直到对方正确收到为止，这样就能保证聊天内容完整准确地传给对方。

优点

面向连接，通信双方有连接关系，数据传输可靠性高。

提供可靠的数据传输服务，通过确认、重传等机制保证数据准确无误地到达接收方。

支持字节流传输，可以处理连续的数据流，适用于各种需要连续传输大量数据的场景。

缺点

建立和释放连接需要额外的开销，如三次握手和四次挥手过程，增加了通信的延迟。

由于要保证可靠性，需要维护较多的状态信息和进行复杂的确认、重传等操作，导致实现复杂度较高。

在网络状况较差或对实时性要求较高的场景下，其重传机制可能会导致数据传输的延迟较大。

应用场景

网页浏览（HTTP/HTTPS），浏览器需要完整准确地获取网页的HTML、CSS、JavaScript等文件。

文件传输（FTP、TFTP），确保文件数据完整无误地从一台计算机传输到另一台计算机。

电子邮件传输（SMTP、POP3、IMAP），保证邮件内容准确可靠地在邮件服务器和客户端之间传输。

UDP（用户数据报协议）

专业讲解

UDP是一种无连接的传输层协议，提供简单的不可靠信息传送服务。它不保证数据的可靠传输，也不进行流量控制和拥塞控制，但具有传输速度快、延迟低的特点。

通俗讲解

UDP就像是寄明信片，不需要提前打电话预约，直接写上地址寄出去就行。它不会关心明信片在邮寄过程中会不会丢失或者顺序会不会乱，但这种方式速度比较快，而且没有建立连接的麻烦。

优点

无连接，不需要建立、维护和释放连接，传输延迟低，传输速度快。

协议简单，实现复杂度低，开销小。

适用于对实时性要求高，但对数据丢失不太敏感的场景。

缺点

不提供可靠性保证，数据在传输过程中可能会丢失、重复或乱序，接收方需要自行处理这些问题。

缺乏流量控制和拥塞控制机制，在网络拥塞时可能会加剧网络的拥堵情况。

由于其不可靠性，在一些需要高可靠性传输的场景下不适用。

应用场景

视频直播、在线视频点播，观众更关心视频画面的流畅性，偶尔丢失一些数据导致画面卡顿或部分丢失，对整体观看体验影响不大。

在线游戏，如《王者荣耀》《和平精英》等，玩家更在意游戏的实时操作和响应速度，即使丢失一些技能显示或位置更新的数据，也不会对游戏的实时对战产生太大影响。

域名解析（DNS），快速查询域名对应的IP地址，偶尔的解析失败可以快速重试，对整体网络访问影响较小。

SCTP（流控制传输协议）

专业讲解

SCTP是一种面向连接的传输层协议，它结合了TCP的可靠性和UDP的无连接特性。SCTP支持多宿主（Multi-homing），即一个端点可以有多个网络地址，当其中一个地址失效时，可以自动切换到其他地址。此外，SCTP还支持消息的有序传输和无序传输。

通俗讲解

SCTP就像是一个既有责任心又灵活的快递员。它在送货前会先和收货方建立联系，确保送货过程的可靠性，像TCP一样保证货物完整准确地送达。同时，它又像UDP一样灵活，可以同时记住收货方的多个地址，如果一个地址送不了，就自动切换到另一个地址，而且可以根据货物的重要性决定是按顺序送还是先送紧急的。

优点

支持多宿主，提高了连接的可靠性，当一个网络路径失效时，可以自动切换到其他路径。

既保证了数据传输的可靠性，又能灵活地处理消息的有序和无序传输。

适用于需要高可靠性和多路径支持的场景，如电信网络中的信令传输。

缺点

协议相对复杂，实现难度较大，需要处理多宿主等特性带来的额外逻辑。

在一些对实时性要求极高且不需要多路径支持的场景下，其优势可能无法充分发挥。

应用场景

电信网络中的信令传输，如在移动通信网络中，手机和基站之间需要频繁传输信令来控制通话、数据连接等操作，这些信令必须准确无误地传输，而且手机可能会在不同基站之间切换连接，SCTP的多宿主特性就能很好地满足这种需求。

DCCP（数据报拥塞控制协议）

专业讲解

DCCP是一种传输层协议，它在提供UDP-like无连接服务的同时，还引入了拥塞控制机制。DCCP适用于需要对网络拥塞进行控制的实时应用。

通俗讲解

DCCP就像是一个既自由又懂事的快递员。它像UDP一样，不需要提前预约，直接送货，速度比较快。但和UDP不同的是，它会根据路上的交通情况（网络拥塞情况）调整送货速度，避免道路拥堵，影响其他更重要的快递。

优点

在提供无连接服务的同时，引入了拥塞控制机制，可以在传输数据时考虑网络的拥堵情况，避免过度占用网络资源。

具有UDP-like的传输特性，传输速度快，延迟低。

缺点

协议相对小众，应用范围较窄，很多应用场景下更倾向于使用TCP或UDP。

拥塞控制机制的实现和调整相对复杂，需要根据不同的网络环境和应用需求进行优化。

应用场景

实时流媒体传输，如一些高清视频会议软件，在传输视频数据时，既要保证实时性，又不能因为过度发送数据导致网络拥堵，影响其他重要业务，这时DCCP就能发挥它的优势。

其他需要在实时性和网络拥塞控制之间取得平衡的场景，如在线实时协作工具等，确保用户在实时操作的同时，不会对网络造成过大压力。