如何通俗地解释TCP和UDP协议和HTTPFTPSMTP等协议之间的区别？

Posted 2021-04-15 车小胖谈网络

HTTP协议

老王喜欢看岛国小片，时常泡在论坛上和网友交流最新资讯，老王是通过浏览器浏览网页的，而浏览器是借助HTTP协议与论坛服务器沟通交流。

 

FTP协议

老王购买了该网站的会员，可以无限制下载高清小片，老王是通过浏览器下载影音文件的，浏览器是借助FTP协议与文件下载服务器沟通交流。

 

SMTP协议

近10个G的高清文件，老王心潮澎湃打开文件，傻了，“孙悟空大战白骨精”映入眼帘。。。老王怒了，打开电子邮件客户端写投诉邮件，怒斥不良网站的欺诈行为！电子邮件客户端是借助SMTP协议与邮件服务器沟通交流。

 

 

 

 

通常称与人类直接打交道的协议，叫应用层（Application）协议，或者业务层协议。上文的三个协议对应三种业务：

 

• 浏览网页

• 下载文件

• 发送邮件

 

通俗地说，应用层协议，如同人类的小秘书兼翻译，用服务器可以听得懂的语言与服务器沟通。

 

假设服务器只会SMTP语言，老王使用只会FTP语言的小翻译来和服务器唠嗑，就会呈现一幅“鸡同鸭讲”的滑稽画面。而老王使用会SMTP语言的小翻译就可以顺畅地沟通。

 

但应用层协议，不过是人类的小翻译，只擅长翻译工作，其它的啥也不会！

 

HTTP、FTP、SMTP三个小翻译，能把老王的需求翻译成由“0”、“1”组成的小串串，简称应用数据块。

 

问题来了，

 

1. 应用数据块如何在浩瀚的互联网准确无误找到目的地？

2. 服务器回应数据块如何在浩瀚的互联网准确无误地返回？

3. 应用数据块在到达目的地之前丢失了，如何处理？

4. 服务器回应数据块旅途中丢失了，如何处理？

 

 

这些问题在TCP/IP协议面前，都不再是问题！

 

TCP/IP协议就是为了解决这些问题而诞生的！！！

 

 

IP协议

 

 

 

 

 

把老王的网线拔了、无线关了、移动网络4G也关了，把老王的所有访问互联网的通道全关闭了，应用数据块还能到达目的地哇？

 

那肯定不能到达，神仙来了也爱莫能助！

 

所以在这里这种强调两点：

 

• 底层物理网络的连通性是IP能否正常工作的前提

• IP路由表在全球路由器里完成了同步

 

即使有了这两个前提条件，也不能100%保证IP报文能够到达目的地！

 

信号传输过程失真造成丢包、网络发生拥堵而丢包。。。

 

 

我们还需要一个协议，这个协议需要有以下特质：

 

• 当丢包发生时，能够自动修复丢包，而无需人的手动干预

• 能够智能感知网络的拥堵情况，网络空闲时，尽最大速率发包；网络拥堵时，降低速率发包，不给互联网添堵

 

 

满足这个特质的协议，它的名字叫TCP协议。

 

 

TCP协议

 

TCP协议也不是什么大神，不过是一个任劳任怨的流量调度员。说到底它就有一个本事：

确认机制！

 

凭着这个看家本领，TCP可以保证应用数据的可靠传输。

 

也正是这个确认机制，让千千万万个学习TCP协议的同学，苦苦挣扎痛不欲生！

 

但愿有同学读完这篇文章，快速脱离苦海。。。

 

 

TCP确认机制

通俗地说，TCP会对发出的数据包（以下简称包裹）进行编号，如同快递的快递单号一样。对方TCP收到包裹，会回复一个确认消息，确认收到了该编号的包裹了。

 

这非常好理解，生活里这样的故事每天都在发生。男生给异地的女友快递一个包裹，记下快递单号123456，过两天女友回复一个消息，快递单号123456已收到！

 

 

有同学会说，确认机制可以理解，TCP发数据就发数据，但为何TCP发数据之前需要连接？

 

在互联网上可以找到各种各样的解释，而我的观点是：

 

双方通过TCP连接，分享彼此的应用数据块第一个字节的原点序号。

 

如果TCP没有提前分享，接收方不知道接收的数据是否是第一个包。

 

如果不是第一个包，接收方的TCP却将该数据包提交给应用程序，应用程序压根无法理解。

 

 

为何无法理解？

应用程序以为是第一个包，其实并不是，应用程序的小翻译（HTTP/FTP/SMTP）瞬间懵逼，风雨中瑟瑟发抖。。。

 

 

分享了原点序列号，即使第二个、第三个数据包先到达目的地，而第一个数据包姗姗来迟的情况，接收方的TCP可以耐心等待第一个数据包的到来，然后按序将数据包提交给应用程序。这样应用程序的小翻译就会秒懂。。。

 

 

有了TCP协议的帮助，即使老王的网线拔掉了一段时间，稍后再插入，恢复了网络连通性，老王中断的文件下载任务可以继续工作，而无需老王重新下载。

 

 

UDP协议

UDP有点像街头的邮筒，应用程序的数据包扔进邮筒就好了，就耐心地等待数据包到达目的地。但扔进邮筒之前，需要写好以下信息：

 

• 收件人的姓名（目的端口号）

• 寄件人姓名（源端口号）

 

IP司机会瞬间地将邮筒里的信件，运往世界各个角落。

 

比较奢侈的是，一个IP司机运一件信件。

 

 

文章开头的老王，其实一直在使用UDP协议，只是UDP协议不和老王直接打交道，老王觉察不到而已。

 

 

DNS协议

DNS协议将自己的域名解析请求报文扔到UDP邮筒里，被IP司机运输到域名服务器家中，服务器返回域名解析应答，同样通过UDP邮筒邮寄服务。