【TCP&UDP】为什么 tcp/udp 的端口号可以重复?

同一台机器的同一个端口只可以被一个进程使用,一般用于tcp,或者udp。

那一个进程使用同一个端口同时监听tcp、udp请求,是否可以呢?

答案:可以。

端口可以形象地比喻成操作系统上的编号唯一的文件,应用程序和网络协议可以对其进行i/o操作。

但是既然唯一又为何tcp udp可以用相同的端口号呢?这样的话,程序在连接到端口时,怎么知道此时从该端口进来的数据是tcp的还是udp的呢?

是不是可以这样理解?端口的唯一性的标识不是端口号,而是端口号和协议名称的组合,应用程序和协议寻址时就是靠的这个组合?

使用netstat -an自己看看就知道了,IP数据包首部有个叫做协议的字段,指出了上层协议是TCP还是UDP还是其他P。

协议字段(报头检验和前面那个),其值为6,则为TCP;其值为17,则为UDP。


操作系统有能力根据接受的报文的IP字段里面的协议部分判断这个报文是什么报文,就是说,系统读数据的时候还没有读到上层报文(TCP/UDP)的时候已经知道上层是什么报文了,直接交给相关的内核进程或协议栈处理就可以了,而在同一个协议内部端口号唯一。



网络中可以被命名和寻址的通信端口,是操作系统可分配的一种资源。 

 按照OSI七层协议的描述,传输层与网络层在功能上的最大区别是传输层提供进程通信能力。

从这个意义上讲,网络通信的最终地址就不仅仅是主机地址了,还包括可以描述进程的某种标识符。为此,TCP/IP协议提出了协议端口(protocol   port,简称端口)的概念,用于标识通信的进程。 

   端口是一种抽象的软件结构(包括一些数据结构和I/O缓冲区)。应用程序(即进程)通过系统调用与某端口建立连接(binding)后,传输层传给该端口的数据都被相应进程所接收,相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。

在TCP/IP协议的实现中,端口操作类似于一般的I/O操作,进程获取一个端口,相当于获取本地唯一的I/O文件,可以用一般的读写原语访问之。 

  类似于文件描述符,每个端口都拥有一个叫端口号(port   number)的整数型标识符,用于区别不同端口。由于TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块,因此各自的端口号也相互独立,如TCP有一个255号端口,UDP也可以有一个255号端口,二者并不冲突。 

  端口号的分配是一个重要问题,有两种基本分配方式:

第一种叫全局分配,这是一种集中控制方式,由一个公认的中央机构根据用户需要进行统一分配,并将结果公布于众。

第二种是本地分配,又称动态连接,即进程需要访问传输层服务时,向本地操作系统提出申请,操作系统返回一个本地唯一的端口号,进程再通过合适的系统调用将自己与该端口号联系起来(绑扎)。

TCP/IP端口号的分配中综合了上述两种方式。

TCP/IP将端口号分为两部分,少量的作为保留端口,以全局方式分配给服务进程。因此,每一个标准服务器都拥有一个全局公认的端口(即周知口,well-known   port),即使在不同机器上,其端口号也相同。剩余的为自由端口,以本地方式进行分配。TCP和UDP均规定,小于256的端口号才能作保留端口。

再讨论一下,一个服务器监控一个端口,比如80端口,它为什么可以建立上成千上万的连接?

首先, 一个TCP连接需要由四元组来形成,即(src_ip,src_port,dst_ip,dst_port)。当一个连接请求过来的时候,服务端调用accept函数,新生成一个socket,这个socket所占用的本地端口依然是80端口。由四元组就很容易分析到了,同一个(src_ip,src_port),它所对应的(dst_ip,dst_port)可以无穷变化,这样就可以建立很多个客户端的请求了。

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