一、生活里的协议

打电话、寄快递、握手，都是协议——因为它们都有「谁先说、说什么、对方怎么回」的约定。

这些约定的共同点是「双方都要遵守」： 单方面守约没有意义——协议的本质是「共同约定」，不是「单方面的规范」。 所以协议一旦定下来，改起来就慢：要改就得两边一起改，这就解释了为什么老的协议能活几十年。

二、计算机协议的不同点

人的协议可以含糊，计算机的不行：

第二行那个「错了就报错」是计算机协议的硬性要求：因为机器没有「猜」的能力， 所以协议里必须写清楚「不合法怎么办」——这就是各种错误码的由来。 这也是为什么读协议文档时，「正常流程」与「异常流程」的篇幅往往一样多。

三、一个最小的例子

HTTP 请求的第一行就是一条极简协议：

GET /index.html HTTP/1.1

这三段各有各的约定：

第三行那个「版本决定后续规则」是协议设计的关键： 版本号让新旧实现能共存——服务端看到 1.1 就按 1.1 的规则答，看到 1.0 就按 1.0 答。 没有版本号的协议，升级必然是一次「全网同时切换」，这在互联网上几乎不可能。

四、动手 Demo：协议号是一张人人都认的表

问本机操作系统要几个常见协议的编号。 这些编号不是名字，是写进 IP 头的 8 位数字——下层只认数字，不认名字。

import socket

for name in ('icmp', 'tcp', 'udp', 'gre', 'esp', 'ah', 'sctp'):
    try:
        print('%-6s %d' % (name, socket.getprotobyname(name)))
    except OSError:
        print('%-6s 本机没登记' % name)

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
协议号是一张人人都认的表
--------------------------------------------------------------------
**协议号不是随便起的名字，是一串数字，写进 IP 头里。**
**下面这张表是问本机操作系统要来的。**

  协议名     IP 头里的协议号
  ---------------------------
  icmp       1
  tcp        6
  udp        17
  gre        本机没登记
  esp        50
  ah         51
  sctp       本机没登记

**TCP 是 6、UDP 是 17、ICMP 是 1**——这三个数字在每一个 IP 包里都占 1 个字节。

**为什么要有这张表**：**IP 头里只有 8 位给协议号，最多 256 种上层协议。**
**这个 8 位字段就是「分层」最硬的证据**——上层是谁，下层根本不知道，只认这 8 位数字。

TCP 是 6、UDP 是 17、ICMP 是 1，这三个要记住。 gre 与 sctp 显示「本机没登记」不是错误——getprotobyname 查的是本机的协议表， 表里没有不代表协议号不存在，只是本机没装。 这个 8 位字段就是「分层」最硬的证据： IP 层只知道「上面是 6 号」，完全不知道 6 号是 TCP、更不知道里面装的是 HTTP。 知道得越少，越容易换。

30 秒实验

1. 试试 getprotobyname('ipv6')，看本机有没有。
2. 反查：用 socket.getservbyname('http') 查 HTTP 的端口号， 对比一下「协议号」与「端口号」是两个不同的东西。
3. 查一下 IP 头里协议号占几个比特，算一下最多能有多少种上层协议。

常见误区

1. 以为协议就是「标准文档」。 文档只是记录，协议是「双方实际遵守的做法」。 很多协议是先有实现、后有文档的（TCP/IP 就是这样）。
2. 以为协议号与端口号是一回事。 协议号在 IP 头里（8 位）， 端口号在 TCP／UDP 头里（16 位），层次不同、作用不同。
3. 以为协议越精确越好。 精确是以「实现成本」换来的， 所以协议设计里到处是「允许但不要求」的条款。

下一节讲「为什么非得有协议」——用一个反例说明：不按协议来，对端会怎么处理。

• ☐ （本节完，下一节 1.3.2 协议的必要性）

相关笔记

• 协议的必要性
• 手握金刚钻的TCP／IP
• 📚 图解TCP／IP · 索引