关于计算机网络中相关协议的一点疑问

[yezheyu]

最近在看计算机网络相关书和视频。

其中涉及到各种网络协议，如 Http，SSl 等基于 tcp/ip 之上的协议。

我想请问下，像 http 这种其实本质就是重新规划 tcp 数据报中有效数据载体部分空间是吗？

把数据部分重新划分出一部分空间用于存储 http 协议所需的字段 https 就是在去除 http 协议所需空间，再在数据部分划分出一段用于存储 ssl 协议字段是吗？(不考虑数据加密，压缩等问题)

我理解的如下图：

所以网络传输中，协议越复杂，传输的有效数据就越少对吗？

各种协议就是对数据部分改造对吗？

[stach]

lz 说的大体都是对的, 不过描述的方式很容易让人误解, 上来就给你一个 `否定`


> 我想请问下，像 http 这种其实本质就是重新规划 tcp 数据报中有效数据载体部分空间是吗？

是的
- tcp 报文的有效数据载体部分, 存储的就是 http 报文的所有内容, 包括 header 和 body


> 把数据部分重新划分出一部分空间用于存储 http 协议所需的字段 https 就是在去除 http 协议所需空间，再在数据部分划分出一段用于存储 ssl 协议字段是吗？(不考虑数据加密，压缩等问题)

描述有点乱
- https 协议相当于利用现有的 http 协议层(应用层, tcp 有效数据载体部分), 又插入了一层 ssl, 介于 tcp 和 http 中间, 不属于 OSI 模型定义的网络模型, 可能是个临时过渡方案


> 所以网络传输中，协议越复杂，传输的有效数据就越少对吗？

是的
- 协议越复杂, 包裹的层数越多, 需要网络交互次数越多, 有效数据越少



> 各种协议就是对数据部分改造对吗？

是的
- 每一层协议都是在底层协议的数据部分进行改造
- 有了底层的协议作为地基, 上层协议才可以层层盖楼, 利用下一层的数据部分进行划分

[2i2Re2PLMaDnghL]

HTTPS 是 HTTP over SSL/TLS，没有去除 http 协议。就好比你为了用密码盒装信，你想必不会这么操作：
1. 把信装进信封
2. 把信从信封里拿出来
3. 把信放进密码盒
4. 把密码盒放进信封
你可以直接执行 3 、4 。
1 和 2 是多此一举。

不是「重新规划」，而只是「规划」（或者说首次规划），因为 TCP 根本没规划载荷的组织形式。你不能重新干一件没有被干过的事。
就好像说有一片自人类历史到目前都一直无主的空地，比如火星，你不能说「重新规划」火星用于太阳能发电，你只能说「规划」火星用于太阳能发电。

是的，协议层越复杂，有效载荷比例越少。但这并不必然意味着效率低。你寄信要把信塞进信封，不意味着信封降低了寄信效率；比起把信复印 70 亿份然后投递给地球上所有人，反而是显著提高了寄信效率。当然，类似信封的「重」协议和类似明信片的「轻」协议有具体开销量的区别，但同样也会有其他方面取舍。

同样地，因为数据部分本来就没什么规则，所以不能称对数据部分「改造」，是对数据部分进行「组织」。

[GeruzoniAnsasu]

> 本质就是重新规划 tcp 数据报中有效数据载体部分空间是吗

你概念中的那个「载体空间」，是不固定大小的，并不是往一个固定盒子里填更复杂的数据，而是把复杂的数据拿一个更大的盒子装，并且套上更多层

[smyle]

说法虽然有点奇怪，但也算正确，拿常见的以太网来说
IP 层的包就是以太包中的“数据”部分
传输层(也就是 tcp,udp，还有其他协议，但普通人不太会接触到)的包就是 IP 包中的”数据“部分
类似的，HTTP 、ftp 包就是 tcp 包中的”数据“部分

[yezheyu]

@GeruzoniAnsasu 那也就是说套用的协议越多，在网络传输中的数据包就越大是吗？那丢失重传岂不是代价很大？

如果因为数据包太大需要重新分割的话，每段数据不都还是要加上所有协议字段，不还是很大(毕竟数据包过大就是因为协议字段过多导致的)

[libook]

网络协议的本质就包的嵌套，一层包套一层包，每一层都有自己的元数据和载荷数据。

TCP 这一层，有 TCP 自己的元数据，告诉你这是个 TCP 包，来源和目标的 IP 、端口，以及长度之类的信息，对这一层来说，载荷就只是一坨数据而已，没有特殊意义；
TLS 这一层，就是 TCP 的那坨载荷，有 TLS 自己的元数据，告诉你这是个 TLS 包，还有协议版本、目的地域、加密算法名称啥的，对于这一层来说，载荷就只是一坨数据而已，没有特殊意义；
HTTP 这一层，就是 TLS 的那坨载荷，有 HTTP 自己的元数据（ header ），载荷就是你实际传输的 body 之类的。

不要混着看，因为比如路由器在处理 TCP 数据包的时候压根不会关心载荷里是啥东西，它只关心元数据，并把载荷原样传给目的地设备；
浏览器的 TLS 程序也只关心 TLS 本身的元数据，顶多会对载荷进行解密，然后把解密后的数据给浏览器的 HTTP 程序。

[libook]

@yezheyu #25 总体数据量会变多，但是有些协议可以分割数据包，使得单个包的大小维持在一个尺寸，但包的数量增多了；也有的协议会有一些压缩方案，使得整体传输的数据量不会多出太多。

分割数据包可以不考虑数据包的结构，可以简单粗暴把整个数据包的数据切成几份，然后新加一层给每一份重新包一个数据包，到目的地后拆包直接拼起来就是原来那个数据包了。

当然实际上各种协议有自己的奇淫技巧来解决各种问题。

[GeruzoniAnsasu]

@yezheyu 套用的协议层越多，「至少需要的」数据包大小就会越大。

但当一个 2 层套 3 层套 4 层“数据包” 超过「最大盒子大小」（ MTU/MSS ），就会在各协议层重组，分成更小的 fragment/frame，并给每个上层内容重新套一个本层的包头

比如 MTU 是 1K，你尝试发一个 1K 的网页，首先 HTTP 会套上 HTTP 头，写上 content-length: 1k，这样整个报文就超过 1k 了
轮到 TCP 层，它感觉一个分片发不完，分成了两个片，一片内容 1k，套上 TCP 头交给链路层，另一片内容比如 100b，套上另一个 TCP 头交给链路层。如果这两个片发出去顺序不对或者丢了一部分，TCP 负责重排重发保证接收完整
链路层，发现第一个片原本 1k 套上 TCP 头又超了 1k，于是划分帧的时候也劈两半，各自套上帧头，然后交给网卡

不过呢，TCP 协议栈在不同 OS 甚至硬件的实现上是有差异的，按照上面的假设一个 1k 内容的东西被劈成了 3 份显然不太科学。所以比如 linux 的协议栈就不像上面说的每层都自己处理一次，而是 23 层在同一块内存处理，一次性分拆好。4 层应用层一般内核就不会越界去管了，但并没有不准在内核实现 HTTP 协议做一个 234 层一起分片的协议栈。

[GeruzoniAnsasu]

@yezheyu 就是因为如果不限制分片 /分包的大小重传代价会很大所以才会限制最大单元。在最大范围内随便什么大小，超过范围强制拆分。

实现上需要对「频繁拆分导致包头冗余造成性能浪费」 vs 「 MTU 过大导致丢包重传压力过大使性能下降」之间进行权衡

[jedihy]

你理解稍微错了一点。不是重新分配每个包 TCP 的载体部分。你发一个 HTTP 请求，不是每个 TCP 包都有 HTTP 请求，第一个包装的下就只有第一个有。

网络里面传输的最大包大小是固定的叫 MTU 。