面试题：网络编程：TCP/IP协议栈分层中传输层的主要功能及常见协议有哪些

Question

请阐述TCP/IP协议栈传输层在整个协议栈中的作用，以及列举出传输层常见的两个协议，并简要说明它们的特点与适用场景。

Answer 1

TCP/IP协议栈传输层的作用

传输层位于TCP/IP协议栈的第三层，主要作用是为应用层提供端到端的可靠数据传输服务。它负责将应用层的数据进行分段、封装，添加相应的传输层首部信息，然后交给网络层进行传输。同时，传输层还对从网络层接收的数据进行重组、校验和排序等处理，确保数据准确无误地交付给应用层。传输层屏蔽了网络层及以下各层的细节，使应用层能够专注于数据处理，而无需关心底层网络的具体实现。

传输层常见的两个协议

1. 传输控制协议（TCP）
   • 特点
     • 面向连接：在数据传输之前，需要在发送端和接收端建立一条逻辑连接，通过三次握手过程来确保连接的可靠性。
     • 可靠传输：TCP采用了确认机制、重传机制、流量控制和拥塞控制等技术，保证数据能够准确、有序地到达接收方。
     • 字节流：TCP将应用层的数据看作是无结构的字节流，不保留应用层数据的边界信息。
   • 适用场景：适用于对数据准确性和完整性要求较高的场景，如文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP、POP3、IMAP）、网页浏览（HTTP）等，这些应用需要确保数据无差错、按顺序到达。
2. 用户数据报协议（UDP）
   • 特点
     • 无连接：不需要在发送端和接收端建立连接，直接将数据报发送出去，减少了连接建立和拆除的开销。
     • 不可靠传输：UDP不提供确认、重传等机制，数据是否能正确到达接收方取决于网络状况，可能会出现数据丢失、乱序等情况。
     • 数据报：UDP对应用层的数据保留边界，即应用层一次发送的数据量与UDP数据报的大小相对应。
   • 适用场景：适用于对实时性要求较高，但对数据准确性要求相对较低的场景，如实时视频流（RTSP、RTP）、音频流（VoIP）、网络游戏等，这些应用允许一定程度的数据丢失，但要求数据能够快速传输，以保证实时性。