UC头条：计算机网络 / 四六文摘

计算机网络

前情：由于本人目前的学习要求，重点分析了网络层、传输层、应用层，物理层和数据链路层都是点到为止

参看：

计算机网络-自顶向下（2015版）

学堂在线-计算机网络（华南理工大学-袁华）

中国大学MOOC-王道考研计算机网络（2020）

TCP/IP是一个协议族的统称，由http协议、ip协议、tcp协议、ftp协议等等，它的作用是使得计算机与计算机之间按照统一的规定进行数据交互。TCP/IP有五层：应用层（ApplicationLayer）、传输层（TransportLayer）、网络层（NetworkLayer）、数据链路层（DatalinkLayer）、物理层（PhysicalLayer）。

分层的基本原则：

各层之间互相独立，每层只实现一种相对独立的功能；

每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少；

结构上可分隔开，每层都采用最合适的技术来实现；

保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务；

整个分层结构能够促进标准化工作。

1.物理层

物理层提供透明的比特流传输，封装好的数据以0和1比特流的形式进行传递；物理层的传输，不关心比特流里面的信息是什么，而是只关心比特流的正常搬运。

物理层处理位流（bits）

2.数据链路层

为网络层提供服务，保证数据传输的有效、可靠。数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测。

数据链路层处理帧（frame），帧是链路层的传输单元。

以太网协议：规定一组电信号构成一个数据包，我们把数据包称为帧，每个帧由Head和Data两部分组成。帧的大小一般为64-1518个字节。Head存储一些说明数据（目的地址、源地址、类型、FCS循环冗余检测），Data则是数据包的具体内容。注意Head的长度固定为18个字节。

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MAC地址：即链路层地址，每一台计算机的网卡接口有一个唯一的MAC地址，计算机之间传输信息就是通过MAC地址来寻找唯一的计算机进行数据传输的。MAC由6个字节（48位，2^48个可能的MAC地址）组成，在网卡生产的时候就被唯一标识了。

广播与ARP协议：

广播：同一个子网中，进行数据群发，计算机接收到数据包后取出其中的MAC对比是不是自己，是就接收，否则丢弃数据包。

ARP：AddressResolutionProtocol地址解析协议，获取到目标计算机的MAC地址。会涉及到IP协议，下面谈到。

3.网络层

在茫茫人海中找到另一个计算机在哪。

网络由无数个子网构成，广播的时候，在同一个子网中的计算机能够收到信息。如果发送方与接收方在同一个子网下，就群发信息；如果不在同一个子网下，交给网关进行转发信息。

3.1IP协议

3.1.1介绍

IP协议所定义的地址，称为IP地址。分为IPv4和IPv6，这里仅讨论前者。这个IP由32位（32比特）二进制数组成，一般分为4段十进制数表示（0.0.0.0~255.255.255.255）（因为8比特为一个字节，所以分为4个字节来表示）。每一台计算机都会有一个IP地址，IP地址分为网络部分和主机部分，并且两部分所占的二进制数是不固定的。

假如两台计算机的网络部分是一样的，就表示它们处于同一个子网中。如192.169.119.1/192.169.119.2（假如两个IP的网络部分是24位，主机部分是8位）。但是我们是无法直接判断网络部分占几位的，单从两台计算机的IP是无法判断它们是否处于同一个子网中的，为了解决这个问题就提出另一个概念：子网掩码。

子网掩码也是32位二进制数，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0，用上面一个例子就可得到它们的子网掩码：11111111.11111111.11111111.00000000，即255.255.255.0。它用来判断不同的IP地址是否在同一个子网中，我们只需要把IP地址与它的子网掩码做与(&)运算，然后把各自的结果进行比较，如果比较的结果相同，则代表是同一个子网，否则不是同一个子网。例如192.169.119.1/192.169.119.2的子网掩码都是255.255.255.0，与运算后得到192.169.119.0，处于同一个子网中。

3.1.2IPv4

在IP协议中，IP协议是面向非连接的，所谓的非连接就是在数据的传递过程中，不需要检测网络是否连通，所以IP协议是不可靠的数据报协议。IP协议主要用于在主机之间的寻址和选择数据包路由。下面是IP数据报的格式：

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版本：占4位，规定了数据报的IP协议版本，通信双方的版本号相同才能通信，IPv4的版本号是4；

首部长度：占4位，因为长度为四比特，所以首部长度的最大值为1111，15，又因为首部长度代表的单位长度为32个字（也就是4个字节），所以首部长度的最小值就是0101，当然，也确实如此，大部分的ip头部中首部字节都是0101.也就是5*4=20个字节，如果是最大值15的话，ip首部的最大值就是60个字节，所以记好了，ipv4首部长度的最大值就是60，当然当中我们又能发现，IPv4的首段长度一定是4字节的整数倍，要是不是怎么办呢？别急，后面的填充字段会自动填充补齐到4字节的整数倍的；

区分服务：占8位，这个没有什么用处，也没有什么好讲的了，只要自动这玩意占八位，一个字节就可以了；

总长度：占16位，IP数据报中首部和数据的总和的长度，因为占16位，所以很好理解，总长度的最大值就是2的16次方减一，65535，这玩意也对应着还有一个很简单的概念，最大传输单元mtu，意味着一个IP数据报的最大长度就只能装下65535个字节，要是传输的长度超过这个怎么办，很简单，分片。

标识：占16位，标识这玩意很好理解，IP在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1,并将此值赋给标识字段。但这个标识并不是平常的序号，因为IP是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报片的标识字段中，等到重组的时候，相同标识符的值的数据报就会被重新组装成一个数据报；

标志：占3位，一般有用的是前两位，最低位叫做MF，MF=1表示后面还有若干个数据报，MF=0表示这已经是最后一个数据报了；中间位叫做DF，DF表示不能进行分片，DF=0才可以进行分片操作；

片偏移：占13位，片偏移就是，在原来的数据报分片以后，该片在原分组中的相对位置，片偏移中的基本单位是8字节，所以，也就是说，只要是分片，每个分片的长度都是8字节的整数倍，最后一个分片不够八字节的一样是填充；

生存时间ttl：占8位，（timetolive），表明数据报在网络中的寿命，这个值被设定成跳数，顾名思义，就是这个数据报可以经过多少个路由器的数量，每经过一个路由器，该值就减一，减到为零的时候就被抛弃，显而易见，这个跳数的最大值就是2的8次方减一，255；

协议：就是用来指明数据报携带了哪种协议，占8位；

首部效验和：占16位，这个字段用来效验数据报首段，下面给出简单的计算方法：

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首先在发送端的时候，将效验和全部置为0，然后把数据报首段数据全部进行反码相加，得到的值为效验和，放入首段效验和里面，然后接收端将数据报首段数据和效验和一起全部反码相加，最后若是得到零，则保留，若是不为零，则说明数据报在传输的过程中发生了改变，则丢弃该数据报；

IP源地址：占32位，将IP地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是：将每4个字节首尾互换，将2、3字节互换；

目的地址：也占32位，转换方法和来源IP地址一样。

可变选项：增加头部的可变选项实际上就是增加了数据报的功能，可变选项在实际上是很少用到的。

3.2ARP协议

通过IP协议找到目标计算机的MAC地址。ARP协议会发送一个数据包（包含发送方的IP和接收方的IP）。在同一个子网中就通过广播的形式发送，不同子网就把数据包发送给网关进行转发。其他计算机接收到这个数据包后，取出其中的IP地址与自身IP对比，一致就返回自身的MAC地址，否则丢弃这个数据包。从而实现获取目标计算机的MAC地址。（这个群发在数据包会告知计算机我现在是在发送数据还是在索取MAC地址）

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3.3DNS服务器

使用UDP协议，解析域名，返回域名的IP给到用户，如果输入域名www.baidu.com，DNS服务器会解析这个域名，返回这个域名对应的IP给我们。可参见cmd中pingbaidu.com，可获得IP。

4.传输层

传输层功能就是建立端口到端口的通信，相比网络层是建立主机到主机的通信。物理层、数据链路层、网络层都是点到点的传输。

通过物理层、数据链路层和网络层的帮助，成功实现了把数据有一个计算机传输到另一个计算机，接着由端口(Port)把数据发送到指定应用程序。对于有些传输协议已经设置了默认的端口，例如HTTP传输默认端口80，端口信息存放在数据包里。

传输层最常见的协议：TCP和UDP，TCP提供可靠传输（三次握手四次挥手），UDP提供的是不可靠传输（面向无连接的协议）。

4.1UDP协议

UserDatagramProtocol用户数据包报协议。无拥塞控制。传输数据段。

4.1.1概述

TCP只在IP数据保服务上增加了很少功能，即多路复用（多个端口使用一个线程）、分用（接收到数据以后找到对应的应用程序线程）和差错检测功能。下面是UDP主要特点：

UDP是无需建立连接，减小开销和发送数据之前的延时；

UPD不提供数据传输的可靠保证；

UDP是面向报文的，适合一次性传输少量数据的网络应用;

UDP无拥塞控制，适合很多实时应用场景；

UPD的传输层上的一个轻量级协议，分组首部开销小；TCP首部20字节，UDP首部8字节。

提供高效的端到端（区别于IP数据分组传输）的数据段传输；

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注意：

应用层给UDP多长的报文，UDP会直接发生一个完整的报文给网络层：

如果报文长度过大，网络层就很对其进行分片，接下来传递给链路层也有限制，降低了网络层的效率；

如果报文长度过小，网络层的IP数据协议报中的数据部分就很小，相当于IP首部小很多，也减低了网络层效率。

UDP适用于实时应用场景的原因是：实时应用场景要求延迟低，丢一点数据不影响。

4.1.2UDP报文结构

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UDP首部只有4个字段（8字节），每个字段由两个字节组成：

源端口号：可有可无，如果发送的数据需要接收回复就得添上；不需要回复可以置为全0；

目的端口号：一定要有（端口号有2字节，16位二进制数表示，0~2^16）；

UDP长度：指整个UDP数据报长度=首部字段+数据字段；

UDP检验：检验整个UDP数据报是否有误，出错直接丢弃数据；

有一种情况：分用时，即网络层把数据给传输层后，传输层在找端口号所对应的应用进程时，如果找不到对应的应用进程，也会丢弃数据，返回给发送方ICMP“发送不可达”报文。

4.1.3UDP检验和

学习IP协议配合理解才行。

UDP检验和提供了差错检验功能，用于确定当UDP报文段从源到达目的地移动时，其中的比特是否发送了改变。

伪头部是就是IP，只在检验时出现：

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其中封装UDP报文的IP数据报首部协议字段的17，封装TCP报文的IP数据报首部协议字段的6，下面是UDP检验发发：

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UDP检验使用了IP地址，破坏了分层原则。UDP提供端点标识，端到端的数据传输；不提供差错控制和可靠传输，但简介高效。

4.2TCP协议

TransmissionControlProtocol传输控制协议。面向字节流。两个应用进程在互相发送数据之前，必须先互相握手；接收发送数据之前，也必须先挥手。即它们必须预先发送某些预备报文段，以建立确保数据传输的参数。

4.2.1概述

TCP是面向连接的传输层协议；

每一条TCP只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的；

TCP提供可靠交付的服务，可靠有序，不丢不重；

TCP全双工通信；（双方存在发送缓存和接收缓存）

TCP面向字节流，TCP把应用程序给到的数据看成是一连串的无结构的字节流。

4.2.2TCP报文段结构

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六个控制位（控制比特）URG(urgency),ACK(ack),PSH(push),RST(reset),SYN(synchronization),FIN(final)：

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SYN=1ACK=0表示连接请求，SYN=1ACK=1表示连接接收。FIN=1还可以继续接收数据。

4.2.3TCP的连接管理

TCP连接传输分为三个阶段：连接建立、数据传输、连接释放。

TCP连接的建立采用客户服务器方式客户服务器方式，主动发起连接建立的应用进程叫做客户，被动等待连接建立的应用进程叫服务器。

ACK是确认位，占一位（1bit）；ack是确认号，占32位（32bit）

TCP的三次握手

假设A是客户端，B是服务器端：

第一次握手：A首先向B发出连接请求报文段，这个时候首部中的同步位SYN=1，同时选择一个初始的序号x（随机）。此时报文段不能携带数据。此时A进入到SYN_SENT(同步已发送)状态；

第二次握手：B受到连接请求报文，（服务器端）为该TCP连接分配缓存和变量，同意建立连接，向A发出确认报文。确认报文中，SYN=1，ACK=1，ack=x+1，seq=y,不能携带数据。此时B进入SYN_RCVD（同步收到）状态；

第三次握手：A收到B的确认后，（客户端）为该TCP连接分配缓存和变量，并给B发出确认。这时可以携带数据。SYN=1,ACK=y+1,seq=x+1，A进入到ESTABLISHED状态。

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双方交换了初始序列号，用于跟踪后续交换的每一个字节，后续字节的编号就是以此初始序列号作为基础的，建立TCP连接的两方没有主从之分，可以互相收发数据，TCP数据段的传输是全双工的。上述第二次握手和第三次握手，服务器和客户端都分配了对应的缓存和变量，就可能会产生SYN洪泛攻击（伪造源IP）。

TCP的四次挥手

参与一条TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止连接，连接结束，对应的资源释放。

现在A和B都处于ESTABLISHED状态，A的应用进程发出连接释放报文段，停止发送数据，主动关闭TCP连接。A进入FIN_WAIT1（终止等待1）状态。FIN=1,seq=u

然后B确认，B进入CLOSE_WAIT(关闭等待)状态。此时TCP处于半关闭状态，A已经没有数据要发送了，B仍要发送数据，B仍然接收。ACK=1,seq=v,ack=u+1。（A不需要回复，A此时以及没有数据发送，只是在等待B发送数据）

A收到B的确认后，就进入FIN_WAIT2（终止等待2）状态，等待B发出连接释放报文。如果B已经没有向A发送的数据，则B发送请求释放报文，B进入LAST_ACK（最后确认）阶段，等待A的确认。FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1

A在收到B的请求后，要发出确认，然后进入TIME_WAIT（时间等待）状态。此时，连接还未释放，必须等待时间等待计时器设定的时间的2MSL(最长报文段寿命)后，A才进入CLOSED状态。ACK=1,seq=u+1,ack=w+1

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4.2.4TCP可靠传输

我们都知道网络层的IP协议是不提供可靠的传输，需要实现数据的可靠传输的时候，就得在传输层进行操作。而传输层的UDP、TCP协议中，TCP协议是可靠的，在传输层就可以依靠TCP协议来实现可靠传输；如果在传输层使用UDP的话，就需要在最上一层应用层实现可靠传输操作。

TCP的实现可靠传输的机制有四种：检验、序号、确认、重传。

1.检验

与UDP检验一样，在发送方和接收方增加一个伪头部，通过二进制和去反码，判断是否出错。

2.序号

TCP协议面向字节流，因此TCP以字节为单位进行传输，会给每个字节编上序号；实际发送的时候以报文段为单位，将一些字节合在一起组成报文段。

每一个字节都有自己的序号，其中序号字段指的是对应报文段第一个字节的序号。

3.确认

序号机制保证数能够有序的传输，基于序号机制，就衍生处理确认和重传机制

发送方给接收方发送123字节组成的第一个报文段，接收方收到后存储在TCP缓存中，然后选择合适的时间将缓存中的报文段提交给应用层；此时发送方TCP缓存中仍会存在123报文段，为了保证报文段丢失能够重传

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接收方收到报文段后会返回一个确认报文段，可采用累积确认/稍带确认（接收方要发送数据给发送方携带确认信息）的方式；假如发送方发送一个只有确认功能的报文段，则报文段首部的确认号为4，表示已经收到123字节报文段，希望收到4字节开始的报文端；发送方收到确认报文段后，就会将123字节报文段从TCP缓存中移除；

此时假设发送方继续发送456报文段以及78报文段，如果456报文段中途丢失；这是接收方就会采用累计确认的方法：返回的确认报文段首部确认号仍为4，但78报文段还会正常接收

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4.重传

确认机制和重传机制密切相关：如果报文段按序完整到达，接收方就会返回确认告诉发送方接下来要发送哪一个报文段；如果没有按序到达，接收方就会返回确认报文指示发送方应该重传哪一个报文段

TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs

发送一个报文段时，RTTs=第一个报文段的RTT，也就是第一个报文段从发送到收到确认的时间

发送第二个报文段时，RTTs根据第一个报文段的RTT和第二个报文段的RTT算出，作为现在的重传时间

发送第三个报文段时，RTTs根据第一、二、三报文段的RTT算出，作为新的的重传时间

由此可见，RTTs取决于发送的每个报文端的RTT，这样的自适应算法能够很好的照顾到每个报文段，使超时重传时间不过长也不过短。

超时重传要一直在超时重传时间内等，直到超过时间还未确认才会重传，这个等待的时间可能会很久，那么如何能够在超时事件发生前知道发送方有没有丢掉报文段？尽快重传呢？于是有了冗余ACK的方式

4.2.5TCP流量控制

TCP使用滑动窗口机制实现流量控制

接收窗口rwnd

拥塞窗口cwnd

发送窗口取决于rwnd和cwnd的最小值。

4.2.6TCP拥塞控制

两种因素引发拥塞：

接收方处理不过来，用窗口尺寸来量度（容易获得）；

通信子网中出现拥塞，用拥塞窗口来量度（很难获取）。

拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中，这样使得网络中的路由器或者链路不至于过载。TCP拥塞控制方法主要包括：慢启动，拥塞避免，快重传和快恢复。

1.慢开始和拥塞避免

慢开始是指发送方先设置cwnd=1，一次发送一个报文段，随后每经过一个传输轮次，拥塞串口cwnd就加倍，其实增长并不慢，以指数形式增长。还要设定一个慢开始门限，当cwnd>门限值，改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使cwnd按线性规律缓慢增长。当网络发生延时，门限值减半，拥塞窗口执行慢开始算法。

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2.快重传和快恢复

之后又提出了快重传和快恢复。当接收方收到失序的报文段，按照快重传，需要尽快发送对未收到的报文段的重复确认。快恢复是指当拥塞串口达到门限值，不直接开启慢启动算法，而是快恢复，快恢复就是收到三个重复的确认（可看作是网络已经拥塞了），此时并不执行慢开始算法，而是执行快恢复，就是新的门限值是原来的一半，直接进入拥塞避免阶段。

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4.3TCP和UDP区别

TCP是传输控制协议，提供的是面向连接的，可靠地字节流服务。实际数据传输之前服务器和客户端要进行三次握手，会话结束后结束连接，结束进行四次挥手。

UDP是用户数据报协议，是无连接的。因为无连接，而且没有超时重发机制，所以UDP传输速度很快。主要用于视频传输（但其实现在各大视频商都是用HTTP协议，而HTTP是基于TCP），实时视频。

TCP保证数据按序到达，提供流量控制和拥塞控制，在网络拥堵的时候会减慢发送字节数，而UDP不管网络是否拥堵。

TCP是连接的，所以服务是一对一服务，而UDP可以1对1，也可以1对多（多播），也可以多对多。

性能	TCP	UDP
可靠性	√	×
传输延迟	不确定	网络延迟（适用于实时场景）
拥塞延迟	√	×
	一对一	一对一/一对多
	重量级协议	轻量级协议
	全双工通信，可互发数据	单工通信

4.4UDP、TCP数据段中数据区的最大传输长度

4.4.1UDP

UDP允许传输的最大长度理论上2^16-udphead-iphead（65507字节=65535-20-8）但是实际上UDP数据报的数据区最大长度为1472字节。分析如下：

首先,我们知道,TCP/IP通常被认为是一个五层协议系统,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。

UDP属于运输层,下面我们由下至上一步一步来看:以太网(Ethernet)数据帧的长度必须在46-1500字节之间,这是由以太网的物理特性决定的。这个1500字节被称为链路层的MTU(最大传输单元)。但这并不是指链路层的长度被限制在1500字节,其实这这个MTU指的是链路层的数据区。并不包括链路层的首部和尾部的18个字节。所以,事实上,这个1500字节就是网络层IP数据报的长度限制。因为IP数据报的首部为20字节,所以IP数据报的数据区长度最大为1480字节。而这个1480字节就是用来放TCP传来的TCP报文段或UDP传来的UDP数据报的。又因为UDP数据报的首部8字节,所以UDP数据报的数据区最大长度为1472字节。这个1472字节就是我们可以使用的字节数。

超过1500字节怎么办？

这也就是说IP数据报大于1500字节,大于MTU.这个时候发送方IP层就需要分片(fragmentation)。把数据报分成若干片,使每一片都小于MTU.而接收方IP层则需要进行数据报的重组。这样就会多做许多事情,而更严重的是,由于UDP的特性,当某一片数据传送中丢失时,接收方便无法重组数据报.将导致丢弃整个UDP数据报。因此,在普通的局域网环境下，我建议将UDP的数据控制在1472字节以下为好。

进行Internet编程时则不同,因为Internet上的路由器可能会将MTU设为不同的值。如果我们假定MTU为1500来发送数据的,而途经的某个网络的MTU值小于1500字节,那么系统将会使用一系列的机制来调整MTU值,使数据报能够顺利到达目的地,这样就会做许多不必要的操作。鉴于Internet上的标准MTU值为576字节，所以我建议在进行Internet的UDP编程时.最好将UDP的数据长度控件在548字节(576-8-20)以内.

4.4.2TCP

TCP包的大小就应该是1500-IP头(20)-TCP头(20)=1460(Bytes).

我们在用Socket编程时，UDP协议要求包小于64K。TCP没有限定，TCP包头中就没有“包长度”字段，而完全依靠IP层去处理分帧。这就是为什么TCP常常被称作一种“流协议”的原因，开发者在使用TCP服务的时候，不必去关心数据包的大小，只需讲SOCKET看作一条数据流的入口，往里面放数据就是了，TCP协议本身会进行拥塞/流量控制。

5.应用层

5.1概述

应用是没有上层用户，它直接服务于用户，从TCPIP协议栈出发，从IP向上或向下都具有无限扩展的可能。

TCP/IP协议栈

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应用层为模型外的用户服务，提供丰富的应用；应用层分为两大类：

直接的网络应用。电子邮件、Web应用、文件传输等。

间接的网络应用。间接网络应用依靠重定向器（redirector）实现网络功能。Word等。

应用层用于指定数据格式规则，收到数据后进行渲染，为用户服务。常见协议：FTP协议、HTTP协议、DNS等

5.2域名系统DNS

DomainNameSystem，域名系统。基于域的命名方案，且采用了分布式数据库系统来实现。

5.2.1域名

每一次的通信总是以为发放的封装开始，收方的解封装结束，封装的主要工作就是在每层加上寻址所需要的地址，比如在网络层加上IP地址，在数据链路层加上MAC地址。DNS系统用于把域名解析为IP地址（也称映射），访问对应的计算机资源。域名又分为根域名、顶级域名、二级域名、三级域名、四级域名

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5.2.2域名服务器DNS

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5.2.3域名解析过程

域名解析过程分为迭代和递归：

递归：

用户主机向本地域名服务器发送一次查询请求，本地域名服务器如果查不到，本地域名服务器就请求根域名服务器，如果仍查不到，根域名域名服务器就请求顶级域名服务器，还是查不到的话，顶级域名服务器就请求权限域名服务器；返回的过程相反。

迭代：

用户主机向本地域名服务器发送一次查询请求，首先查询本地域名服务器，如果查不到，本地域名服务器就请求根域名服务器，如果仍查不到（根域名服务器会返回它应该去哪找个顶级域名服务器），本地域名服务器就请求顶级域名服务器，还是查不到的话，本地域名服务器就请求权限域名服务器(顶级域名服务器告诉)；返回的过程相反。

一般使用的是递归加迭代的方式，即主机向本地域名服务器发起的请求的采用递归查询，本地域名服务器向根域名服务器发起的请求采用迭代查询：

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如果每一次都经历一次查询，就会造成大量的资源消耗，所以域名服务器采用了高速缓存技术（所有域名服务器都有的技术），下一次有对应的请求直接返回对应的数据即可。当然主机当中也存在高速缓存。高速缓存技术的缺点：有可能是错误的延时的。

5.2.4DNS消息承载

DNS消息一般采用UDP数据段来承载，但也有两种情况例外：

UDP报文超过512byte时，会采用TCP连接分段发送数据应答；

主从域名服务器之间的数据同步更新使用TCP。（数据安全，masterandslaver）

5.3电子邮件系统

5.3.1组成结构

用户代理(UA)：本地程序，为用户通过图形界面。

邮件传输代理(MTA)：又称为邮件传输服务器，把消息从源端送到目的端，系统守护进程。

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5.3.2体系结构

每个头字段由一行ascii码组成，包括字段名，冒号，数据。

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针对ASCII码中无法表示的数据，如视频、音频等数据，采用MMIE(theMultipurposeInternetMailExtendsions)，多用途互联网邮件扩展解决。

5.3.3SMTP

SimpleMailTransferProtocol，简单邮件传输协议。源机和目的机的25端口建立TCP连接，邮件不能投递就返回发送方错误报告。

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5.3.4POP3和IMAP

如果收方和发方连个MTA一直在线，那么传输是非常的安全，但用户不能一直在线，现在有一个代理MTA一直在后台接收邮件，那么用户什么时候从代理MTA中获取自己的邮件？这就使用早期的POP3协议了：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HkADO4Ay-1622643564201)(images/计算机网络/POP3协议.png)]当用户启动邮件阅读器的时候，POP3（110端口）就开始工作，用户呼叫ISP，之后经历授权（登陆）、事物（收邮件+删除标记）、更新（真正删除）。用户使用POP3协议时，在某地收邮件后该邮件就会被标记为删除，那么此邮件在其他设备接收是不可行的。

之后又推出了POP3的优化版IMAP协议，弥补了POP3的这一个缺陷，IMAP（143端口）把邮件永久保存在服务器上：