我們周圍一切幾乎都依賴于把事情抽象成低等級，并在某一點(diǎn)把它具體化，在一些設(shè)計概念中，接口層十分清晰并且目標(biāo)很集中，應(yīng)用程序不用考慮操作系統(tǒng)如何工作，操作系統(tǒng)也不用考慮硬件如何工作，OSI模型的第4層不需要考慮第三層如何工作。所以我們只需要集中精力在某一層，就當(dāng)下面的層正常工作，但這樣能行嗎？如果你寫一個應(yīng)用，你最好知道OS是怎么樣工作的，并且要考慮數(shù)據(jù)庫如何存儲字符的，同樣，一個好的操作系統(tǒng)必需要了解硬件是如何工作的。如果你認(rèn)為TCP不需要考慮IP的實現(xiàn)那就搞錯了。

所以，這里即使我們假設(shè)web應(yīng)用和服務(wù)都運(yùn)行在OSI第7層，現(xiàn)在我們住下面走走，到第4層（或更低層），看看那里在干什么。我們會討論TCP和UDP的區(qū)別，什么是組播（multicast），它如何工作與如何不工作。相信我，這些東西很有用。

先說一下HTTP，我們現(xiàn)在正在用的直接與這個協(xié)議相關(guān)，HTTP和一些其它網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（SQL*NET， 

WCI搜索）一起工作在網(wǎng)絡(luò)第7層，應(yīng)用層，在第4層的TCP之上，那什么是TCP呢？ 

TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP是internet的主要低層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它們都建立在另一層IP（Internet協(xié)議）之上，IP比它們差一層，在第3層。所以要理解TCP，要先看下IP，然后再回頭看看TCP在上面干什么。

IP：(Internet協(xié)議）

IP擁有把一個數(shù)據(jù)包從一個地方發(fā)送到另一個地方的能力，通過提供一種”地方“或“設(shè)備”一個特定的地址（IP地址），并指定怎樣通過地址在設(shè)備之間移動數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)這個協(xié)議�，F(xiàn)在，IP和下一層的協(xié)議之間的區(qū)別在于，在第2層的設(shè)備總是確切知道如何給其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送信息，（第2層為鏈路層，通常表示為以太網(wǎng)或WiFi）在第2層，設(shè)備不但知道怎樣發(fā)送數(shù)據(jù)到目的地（通常由MAC地址表示地址），同時也知道是否數(shù)據(jù)能不能到達(dá)目的地。（舉個例子，以太網(wǎng)和WiFi簡單地把整個數(shù)據(jù)包廣播到整個網(wǎng)絡(luò)，目的設(shè)備假設(shè)都在監(jiān)聽這個MAC地址，然后提取數(shù)據(jù)包，如果目的地不存在或者不在監(jiān)聽，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)就無法到達(dá)。順便提下，網(wǎng)絡(luò)“嗅探器”正是利用這個廣播機(jī)制來工作。用于調(diào)制解調(diào)器撥號連接的PPP協(xié)議可以發(fā)送任何東西到單個目標(biāo)：你撥號的號碼。

IP提供了發(fā)送數(shù)據(jù)到其它網(wǎng)絡(luò)的途徑，一個設(shè)備不需要知道具體路徑就可以把一個東西到另一個到另一個網(wǎng)絡(luò)，這就是“inter-net 

”的由來：“在網(wǎng)絡(luò)之間”。它通過指定一個路由規(guī)則，定義一個帶有目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)包。這是基本的規(guī)則：如果目標(biāo)在本地就直接發(fā)送（你知道目標(biāo)在哪，因為它們在同一個網(wǎng)絡(luò)），否則在一堆路由列表中找一個地址來發(fā)送。一個路由只遵守一個協(xié)議，除非地址同時屬于兩個或多個不同的網(wǎng)絡(luò)，這種情況下會有不同的本地目的地址，也會產(chǎn)生一個更長的路由列表指向更多的未知地址。

目前為止，IP除了可以發(fā)送單個數(shù)據(jù)包到單個地址外不能干其它任何事情，當(dāng)然它可以接收從任何一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)過來的包（不像其它低級的協(xié)議），但僅此而已。明顯缺點(diǎn)如下：

IP不提供發(fā)送、接收、出錯等通知。

IP不提供“端口號”之類的標(biāo)記來隔離發(fā)到目標(biāo)IP地址的數(shù)據(jù)包。

IP不提供雙向通訊。

IP不會用任何方式對多個包排序或分組。

最簡單的比喻是IP好比郵政服務(wù)，你住郵箱里扔一張帶地址的明信片，然后它就照著你寫的地址寄過去了，寄到，或者沒寄到，你并不知道。當(dāng)明信片寄到時家時，你并不知道別的室友是不是讀過它了。如果你想到一個回復(fù)，你的收件人不能在同一個卡片上寫東西然后還給郵遞員，他們要在自己的卡片上寫字，貼上郵票，寫上地址，最后自己寄出。

TCP：傳輸控制協(xié)議

雖然IP協(xié)議不提供這些功能，但TCP可以。如果你先看一下IP不提供的那些特性，再看看郵遞然后可以說：“嗯？當(dāng)然可以做雙向通信！人們寫信來來回回就像一直在對話一樣”。或者，“你可以直接要求收信人或者郵局給你回一封信”。或者說：“算了笨蛋，你可以把明信片標(biāo)上數(shù)字記號然后告訴收信人按順序閱讀，如果有丟失就告訴你”。好吧，你是對的，這就是TCP做的事情。它使用基本的IP（或郵政服務(wù)）并指定通過何種方式添加一些附加信息，以便實現(xiàn)這些特性。

所以，TCP真正解決的是如何實現(xiàn)在多個IP設(shè)備間進(jìn)行可靠的多次通信。神馬意思？這意味著你可以發(fā)送一系列消息（包），基于一個選定的會話（端口或連接），這個包會以同樣的順序接收，發(fā)送時不會丟包，同樣也不會有重復(fù)。

它是這樣做的：給所有的包都寫一個端口號，用來把其它連接和會話區(qū)別開，同時給每個包一個序列號，接收方就能知道傳輸中是否有丟失。之后，TCP指定接收方響應(yīng)每個接收的數(shù)據(jù)（并不強(qiáng)制每個包都響應(yīng)，可以簡單的回復(fù)：“我收到第13456個字節(jié)之前的全部數(shù)據(jù)，或者“我收到845到13433之間的數(shù)據(jù)”），這樣發(fā)送方就知道是否要重新發(fā)送。最后，通信是雙向的，不僅僅有應(yīng)答，還可以讓接收方不用指定地址就可以直接住回發(fā)信息，有點(diǎn)像給每個包附加一個寫好自己地址的回復(fù)信封。

可以看到，如果丟包或順序不對，TCP實際上需要做很多工作。如果我們繼續(xù)郵局理論，TCP就像一個私人助理，他幫你收集、分類郵件，排好序，獲取并閱讀，再回復(fù)回去。如果郵政服務(wù)超級可靠，TCP的任務(wù)就很簡單，只需要做一個中間人把文件分發(fā)出去就好，如果郵政服務(wù)損失了許多員工，或者有很多郵件要處理，TCP就要做很多工作，把丟失的包發(fā)回去，跟蹤并存儲許多信息。

UDP：用戶數(shù)據(jù)協(xié)議

UDP就比TCP簡單多了， 

它和IP做的一樣，并加上端口的概念，這樣你就把消息發(fā)給另一個有IP地址的接收者。它沒有順序或連接，或雙向連接，也沒有應(yīng)答。 

你應(yīng)該會認(rèn)為UDP不靠譜，因為你知道TCP是一個可靠的連接方案，但是實際上在同一個網(wǎng)段，或者在信號很好的局域網(wǎng)，UDP實際上是非�？煽康�。如沒有丟包并包的按順序依次到達(dá)（這個幾乎是短局域網(wǎng)的常態(tài)），并不需要重新傳輸包，所以TCP的所有應(yīng)答和等待只會浪費(fèi)時間，增加網(wǎng)絡(luò)延時。對于可以包容丟包的應(yīng)用（實時音頻和視頻）來說，即使網(wǎng)絡(luò)不給力，UDP也通常是一個好方案。它也經(jīng)常用于小消息和通知。比如DHCP和DNS都使用UDP。值得一提的是，Unix網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）在局域網(wǎng)使用的是UDP�？赡苣阌X得一個文件系統(tǒng)應(yīng)該需要一個可靠的TCP連接，但是NFS的實現(xiàn)者覺得用UDP可以得到更好的性能，并建立一個專門的機(jī)制來保證可靠性。

順便提一下，它被稱作“用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議”是有原因的，因為它是由一幫系統(tǒng)管理員設(shè)計的。“數(shù)據(jù)報”是“包”的另一個名字，“用戶”沒有什么實際意思，就和“你”一樣。就是說這個計算機(jī)程序和操作系統(tǒng)沒什么關(guān)系。原因是低級的IP是寫OS的人寫，但是UDP提供了許多和數(shù)據(jù)報相同的功能，為“用戶”程序（非OS）服務(wù)。

多播（Multicasting）

這里可以簡化下TCP/IP/UDP的相關(guān)討論，默認(rèn)我們知道IP（UDP和TCP一樣）可以把數(shù)據(jù)包在一個網(wǎng)絡(luò)中發(fā)到另一個設(shè)備。更準(zhǔn)確點(diǎn)就是IP把數(shù)據(jù)包從一個IP地址發(fā)到另一個IP地址。多播的決竅就是在同一時間把一個數(shù)據(jù)包發(fā)送到多個設(shè)備，可以把一個特定的IP地址指定為多播地址，并同時發(fā)送到多個設(shè)備。

IP多播首先要知道的是只有UDP有多播，沒有TCP多播這樣的東西，為什么呢？多播的重點(diǎn)是高效的把同一個包盡可能多的發(fā)送到不同的，甚至可能是未知的設(shè)備。但是TCP連接可能要求丟包重發(fā)或者延時或重組順序，這些操作可能非常消耗資源，不適于許多使用多播的應(yīng)用場景。（同時多播不知道發(fā)出的包是不是已經(jīng)到達(dá)，這個也導(dǎo)致不能使用TCP）。

參考前面的知道，常用的非多播的UDP（TCP）消息叫做單播（unicast）。

下面我們需要知道多播經(jīng)常沒法通過路由發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。下面是部分原因：

多數(shù)多播包的TTL比較低：所有的IP包都有一個“生存時間”（time-to-live）,或者叫TTL。和DNS記錄不一樣，TTL指定一個包到達(dá)目的地之前跳過網(wǎng)絡(luò)的最大次數(shù)。單播包通常被允許穿越30個網(wǎng)絡(luò)（比如，被路由或”跳“過29個路由），穿過網(wǎng)絡(luò)通常小于15次”跳越“，所以30的限制經(jīng)常用于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)配置的很爛時把數(shù)據(jù)包殺掉。但是許多程序發(fā)多播時把TTL設(shè)為一個很低的值，通常為0（這樣消息不會離開自身的設(shè)備）。

設(shè)置為1表示只能發(fā)到本地網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)，設(shè)置為2 表示只能穿過一個路由。很少有應(yīng)用想把多播發(fā)給整個校園網(wǎng)絡(luò)的未知設(shè)備，更不會發(fā)給整個網(wǎng)絡(luò)。

諸多路由都設(shè)置了很高的TTL閾值：很多網(wǎng)絡(luò)路由器，特別是WAN路由和internet網(wǎng)關(guān)路由都有很高的TTL閾值，這樣它們就不會發(fā)送這些低TTL（如15）的多播包。這樣可以防止多播從本地網(wǎng)絡(luò)泄漏。

路由器一般配置成完全不發(fā)送多播，或只發(fā)一些特定的地址，或配置成阻塞多播包。

UDP多播可能有點(diǎn)過于邪惡，但是它使用的次數(shù)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出你的預(yù)計。它不會用于網(wǎng)絡(luò)視頻網(wǎng)站比如YouTube，因為它需要當(dāng)用戶點(diǎn)播時再發(fā)送視頻，而不是同時發(fā)給所有的用戶，同樣也不用于VoIP語音。它用于很多發(fā)現(xiàn)和自動配置，如Skype,

 iTunes 和 uPnP，也偶爾用于WCI入口。

單播（unicast）指數(shù)據(jù)發(fā)送過程中只有一個發(fā)送方和一個接受方，單播地址就是指接受方接口的地址；

172.31.128.255./18為unicast ip address

172.31.128.255的二進(jìn)制是10101100.00011111.10000000.11111111,其網(wǎng)絡(luò)號為18位,即是10101100.00011111.10所以其主機(jī)地址是000000.11111111.它既不是全0的,也不是全1的主機(jī)地址.所以是單播地址.

組播（mulitcast）指的是數(shù)據(jù)發(fā)送過程中只有一個發(fā)送方和一組指定接受方，組播地址就是指一組接口的地址（通常分屬不同節(jié)點(diǎn)），發(fā)送到多播地址的數(shù)據(jù)包被送到由該地址標(biāo)識的每個接口。

組播的地址是保留的D類地址從224.0.0.0—239.255.255.255

下面列出部分知名或已用的IP組播地址。實際上，224.0.0.0---224.2.255.255的絕大部分地址已被使用，建議使用時避開上述地址（詳細(xì)使用情況請參閱RFC　1700）�！�

224.0.0.0　基礎(chǔ)地址，保留，不能被任何群組使用　

224.0.0.1　全主機(jī)群組（all　hosts　group），指參加本IP組播的所有主機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)（不是指整個互連網(wǎng)）　

224.0.0.2　本子網(wǎng)上的路由器（all　routers　on　a　LAN）　

224.0.0.4　DVMRP*路由器（DVMRP　Routers）　

224.0.0.5　本子網(wǎng)上的OSPF*路由器(all　OSPF　routers　on　a　LAN)　

224.0.0.6　本子網(wǎng)上被指定的OSPF路由器(all　designated　OSPF　routers　on　a　LAN)　

224.0.1.1　網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（Network　Time　Protocol，NTP）　

224.0.5.000-224.0.5.127　蜂窩式數(shù)字信息包數(shù)據(jù)發(fā)送主機(jī)組（CDPD　Groups）　

224.1.0.0-224.1.255.255　基于流的協(xié)議組播主機(jī)組（Stream　Protocol　Multicast　Groups）　

224.2.0.0-224.2.255.255　多媒體會議呼叫（Multimedia　Conference　Calls）　

*注：DVMRP是Distance　vector　multicast　routing　protocol的縮寫，

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