3.TCP和UDP协议对比

Posted 2021-04-15 诚毅网协

TCP、UDP协议对比

任务：掌握TCP协议、UDP协议的作用；TCP的三次握手和四次挥手；RST断开连接过程和作用。

1.TCP

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。TCP在IP报文的协议号是6。

1.1 TCP的三次握手

三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立TCP连接。三次握手过程可同步连接双方的序列号和确认号，并交换 TCP 窗口大小等。

第一次握手：建立连接时，HostA发送SYN包(syn=0)到HostB，SYN位置1，并进入SYN_SENT状态，等待HostB确认；(SYN为同步序列编号)

第二次握手：HostB收到SYN包，必须确认客户的SYN(ack=0+1)，同时自己也发送一个SYN包（syn=0），即SYN+ACK包，SYN为和ACK位置1，此时HostB进入SYN_RECV状态；

第三次握手：HostA收到HostB的SYN+ACK包，向HostB发送确认包ACK(ack=0+1），ACK位置1，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态，完成三次握手。

1.2 TCP的四次挥手

四次挥手指的是TCP连接拆除时，要发四个包才能彻底断开连接。

1）HostA进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=101，此时HostA进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。( TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。)

2）HostB收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=102，并且带上自己的序列号seq=301，此时HostB就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。此时HostA已经没有数据要发送了，但是HostB若发送数据，HostA依然要接受。HostA收到HostB的确认请求后，HostA就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受HostB发送的最后的数据）。

3）HostB将最后的数据发送完毕后，就向HostA发送连接释放报文，FIN=1，ack=102，由于在半关闭状态，HostB很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=301，此时HostB就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待HostA的确认。

4）HostA收到HostB的连接释放报文后，HostA就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。此时TCP连接还没有释放，必须经过2个MSL（最长报文段寿命）的时间后，当HostA撤销相应的TCB（计算机内保护装置的总体）后，才进入CLOSED状态。而HostB只要收到了HostA发出的确认，立即进入CLOSED状态。

1.3 TCP的一些特性

面向字节流：即TCP将应用程序看成是一连串的无结构的字节流，并且可以拆分发送。

滑动窗口机制：窗口大小决定了在收到确认前可以发送的字节数，进行流量控制。

可靠传输：包括同步报文、确认机制和重传机制等。

拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，使路由器或链路过载。

1.4 RST标志位

RST表示复位，用来异常的关闭连接，发送RST包关闭连接时，不必等缓冲区的包都发出去，直接就丢弃缓存区的包发送RST包。而接收端收到RST包后，也不必发送ACK包来确认。RST置位的原因：服务器端口没有打开；服务器响应太慢，用户终止连接；遭受网络攻击。

2.UDP协议

UDP 是User Datagram Protocol用户数据报协议，提供面向事物的、简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。

2.1 UDP报文结构(头部8字节)

2.2UDP的一些特性

无连接：在传输数据之前，不需要进行复杂的三次握手来建立连接；传输结束后，也不用四次握手来结束连接。

不可靠：没有拥塞控制、重传机制。

面向报文：即应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，不进行拆分合并。

3. TCP和UDP的对比

TCP应用场景：效率要求相对低，但对准确性要求相对高的场景。因为传输中需要对数据确认、重发、排序等操作，相比之下效率没有UDP高。例如：文件传输（FTP、HTTP对数据准确性要求高，速度可以相对慢）、接受邮件（POP 、IMAP、 SMTP 对数据准确性要求高，非紧急应用）、远程登录（TELNET、 SSH 对数据准确性有一定要求，有连接的概念）等等。

图文|郑泽辉

排版|陈海心