網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)——校驗(yàn)

網(wǎng)絡(luò)通信的層次化模型（如OSI七層模型或TCP/IP四層模型）中，每一層都有其特定的校驗(yàn)機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

物理層

校驗(yàn)方式

不直接涉及校驗(yàn)和，但會(huì)采用信號(hào)編碼技術(shù)（如曼徹斯特編碼、差分編碼）和簡(jiǎn)單的信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)，確保信號(hào)的正確傳輸。

原理

通過(guò)信號(hào)波形的變化來(lái)編碼數(shù)據(jù)，同時(shí)在接收端監(jiān)測(cè)信號(hào)的連續(xù)性和強(qiáng)度，判斷是否有物理層的傳輸錯(cuò)誤。

作用

保證物理介質(zhì)上的信號(hào)傳輸質(zhì)量，檢測(cè)信號(hào)丟失或干擾問(wèn)題。

數(shù)據(jù)鏈路層

校驗(yàn)方式

循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）

原理

發(fā)送方在數(shù)據(jù)幀尾部附加一個(gè)校驗(yàn)碼，該校驗(yàn)碼是數(shù)據(jù)和一個(gè)預(yù)定多項(xiàng)式進(jìn)行除法運(yùn)算的余數(shù)。接收方用同樣的多項(xiàng)式對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行除法運(yùn)算，如果余數(shù)為0，則數(shù)據(jù)無(wú)誤。?作用：檢測(cè)數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀在物理傳輸過(guò)程中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，包括突發(fā)錯(cuò)誤和隨機(jī)錯(cuò)誤。

網(wǎng)絡(luò)層

校驗(yàn)方式

IP頭部校驗(yàn)和

原理

僅對(duì)IP頭部進(jìn)行校驗(yàn)和計(jì)算，不包括數(shù)據(jù)部分。計(jì)算方法類似其他校驗(yàn)和，但只確保頭部的完整性。

作用

檢測(cè)IP頭部在傳輸過(guò)程中是否受損，但由于不校驗(yàn)數(shù)據(jù)部分，所以單獨(dú)的IP校驗(yàn)和作用有限，更多依賴于下層和上層的校驗(yàn)機(jī)制。

傳輸層

校驗(yàn)方式

TCP有校驗(yàn)和，UDP也有校驗(yàn)和，但TCP的更全面。
TCP校驗(yàn)和：計(jì)算整個(gè)TCP段（頭部+數(shù)據(jù)）以及偽首部的校驗(yàn)和。
UDP校驗(yàn)和：計(jì)算UDP頭部和數(shù)據(jù)部分的校驗(yàn)和。

覆蓋范圍為 偽首部 + TCP Header + TCP Payload
偽首部的組成 =【source IP】+ 【 destination IP】+ 【protocol】+ 【total length - IP length】

原理

類似于數(shù)據(jù)鏈路層的CRC，但TCP校驗(yàn)和還考慮了源IP、目的IP等信息，以檢測(cè)端到端的傳輸錯(cuò)誤。

作用

TCP校驗(yàn)和確保了數(shù)據(jù)段在端到端傳輸中的完整性，包括頭部和數(shù)據(jù)，而UDP校驗(yàn)和提供了基本的數(shù)據(jù)完整性檢查，盡管UDP協(xié)議本身是不可靠的。

應(yīng)用層

校驗(yàn)方式

根據(jù)應(yīng)用協(xié)議不同，可以有多種校驗(yàn)方式，如HTTP、FTP等協(xié)議可能使用MD5、SHA等哈希算法校驗(yàn)文件完整性。

原理

通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)的哈希值或使用特定的校驗(yàn)算法，在兩端進(jìn)行比較，確保數(shù)據(jù)的最終接收與發(fā)送完全一致。

作用

在最高層確保應(yīng)用數(shù)據(jù)的完整性，對(duì)于文件傳輸、數(shù)據(jù)交換等應(yīng)用尤為重要。每一層次的校驗(yàn)機(jī)制都針對(duì)其負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)傳輸部分，形成了層層防護(hù)，確保數(shù)據(jù)從發(fā)送到接收的每一個(gè)環(huán)節(jié)都盡可能準(zhǔn)確無(wú)誤，提高了網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和效率。

REF

數(shù)據(jù)鏈路層有校驗(yàn)了，為什么網(wǎng)絡(luò)層還要校驗(yàn)，運(yùn)輸層仍需要校驗(yàn)？
為什么UDP和TCP要有偽首部