网络基础——校验

网络通信的层次化模型（如OSI七层模型或TCP/IP四层模型）中，每一层都有其特定的校验机制来确保数据传输的正确性和完整性。

物理层

校验方式

不直接涉及校验和，但会采用信号编码技术（如曼彻斯特编码、差分编码）和简单的信号质量监测，确保信号的正确传输。

原理

通过信号波形的变化来编码数据，同时在接收端监测信号的连续性和强度，判断是否有物理层的传输错误。

作用

保证物理介质上的信号传输质量，检测信号丢失或干扰问题。

数据链路层

校验方式

循环冗余校验（CRC）

原理

发送方在数据帧尾部附加一个校验码，该校验码是数据和一个预定多项式进行除法运算的余数。接收方用同样的多项式对收到的数据帧进行除法运算，如果余数为0，则数据无误。•作用：检测数据链路层的数据帧在物理传输过程中是否出现错误，包括突发错误和随机错误。

网络层

校验方式

IP头部校验和

原理

仅对IP头部进行校验和计算，不包括数据部分。计算方法类似其他校验和，但只确保头部的完整性。

作用

检测IP头部在传输过程中是否受损，但由于不校验数据部分，所以单独的IP校验和作用有限，更多依赖于下层和上层的校验机制。

传输层

校验方式

TCP有校验和，UDP也有校验和，但TCP的更全面。
TCP校验和：计算整个TCP段（头部+数据）以及伪首部的校验和。
UDP校验和：计算UDP头部和数据部分的校验和。

覆盖范围为 伪首部 + TCP Header + TCP Payload
伪首部的组成 =【source IP】+ 【 destination IP】+ 【protocol】+ 【total length - IP length】

原理

类似于数据链路层的CRC，但TCP校验和还考虑了源IP、目的IP等信息，以检测端到端的传输错误。

作用

TCP校验和确保了数据段在端到端传输中的完整性，包括头部和数据，而UDP校验和提供了基本的数据完整性检查，尽管UDP协议本身是不可靠的。

应用层

校验方式

根据应用协议不同，可以有多种校验方式，如HTTP、FTP等协议可能使用MD5、SHA等哈希算法校验文件完整性。

原理

通过计算数据的哈希值或使用特定的校验算法，在两端进行比较，确保数据的最终接收与发送完全一致。

作用

在最高层确保应用数据的完整性，对于文件传输、数据交换等应用尤为重要。每一层次的校验机制都针对其负责的数据传输部分，形成了层层防护，确保数据从发送到接收的每一个环节都尽可能准确无误，提高了网络通信的可靠性和效率。

REF

数据链路层有校验了，为什么网络层还要校验，运输层仍需要校验？
为什么UDP和TCP要有伪首部