網(wǎng)絡基礎——校驗

網(wǎng)絡通信的層次化模型（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機制來確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

物理層

校驗方式

不直接涉及校驗和，但會采用信號編碼技術(shù)（如曼徹斯特編碼、差分編碼）和簡單的信號質(zhì)量監(jiān)測，確保信號的正確傳輸。

原理

通過信號波形的變化來編碼數(shù)據(jù)，同時在接收端監(jiān)測信號的連續(xù)性和強度，判斷是否有物理層的傳輸錯誤。

作用

保證物理介質(zhì)上的信號傳輸質(zhì)量，檢測信號丟失或干擾問題。

數(shù)據(jù)鏈路層

校驗方式

循環(huán)冗余校驗（CRC）

原理

發(fā)送方在數(shù)據(jù)幀尾部附加一個校驗碼，該校驗碼是數(shù)據(jù)和一個預定多項式進行除法運算的余數(shù)。接收方用同樣的多項式對收到的數(shù)據(jù)幀進行除法運算，如果余數(shù)為0，則數(shù)據(jù)無誤。?作用：檢測數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀在物理傳輸過程中是否出現(xiàn)錯誤，包括突發(fā)錯誤和隨機錯誤。

網(wǎng)絡層

校驗方式

IP頭部校驗和

原理

僅對IP頭部進行校驗和計算，不包括數(shù)據(jù)部分。計算方法類似其他校驗和，但只確保頭部的完整性。

作用

檢測IP頭部在傳輸過程中是否受損，但由于不校驗數(shù)據(jù)部分，所以單獨的IP校驗和作用有限，更多依賴于下層和上層的校驗機制。

傳輸層

校驗方式

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

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校驗和還考慮了源IP、目的IP等信息，以檢測端到端的傳輸錯誤。

作用

TCP校驗和確保了數(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。

應用層

校驗方式

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

原理

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

作用

在最高層確保應用數(shù)據(jù)的完整性，對于文件傳輸、數(shù)據(jù)交換等應用尤為重要。每一層次的校驗機制都針對其負責的數(shù)據(jù)傳輸部分，形成了層層防護，確保數(shù)據(jù)從發(fā)送到接收的每一個環(huán)節(jié)都盡可能準確無誤，提高了網(wǎng)絡通信的可靠性和效率。

REF

數(shù)據(jù)鏈路層有校驗了，為什么網(wǎng)絡層還要校驗，運輸層仍需要校驗？
為什么UDP和TCP要有偽首部