TCP与UDP~第二式

Posted 2021-09-16 A monologue

# TCP与UDP

一，分析TCP与UDP报文

TCP与UDP都是位于OSI模型传输层的两个协议

（1）UDP的报文头:

如上图：UDP基本组成包括16位的源端口号和目的端口号+数据

通过源端口号和目的端口号来进行传输；数据部分为保存的具体内容

UDP的特点：

              1，沟通简单，不需要处理逻辑、和数据结构；

              2，不会建立连接，但是会监听这个地方，谁的数据都接收，也会传输数据给别人；

              3，二愣子，传输完数据不管是否丢包，是否会拥塞；

基于UDP实现例子

①直播，直播对实时性的要求比较高，宁可丢包，也不要卡顿的，所以很多直播应用都基于 UDP 实现了自己的视频传输协议。

②实时的游戏，游戏的特点也是实时性比较高，在这种情况下，采用自定义的可靠的 UDP 协议，自定义重传策略，能够把产生的延迟降到最低，减少网络问题对游戏造成的影响。

③物联网。一方面，物联网领域中断资源少，很可能知识个很小的嵌入式系统，而维护 TCP 协议的代价太大了；另一方面，物联网对实时性的要求也特别高。比如 Google 旗下的 Nest 简历 Thread Group，推出了物联网通信协议 Thread，就是基于 UDP 协议的。

（2）TCP报文头

网络传输层中，TCP是面向连接、可靠的、字节流传输。

TCP协议通信双方必须先建立连接，通信双方必须为该连接分配必要的内核资源，以管理连接的状态和连接上数据的传输。TCP是全双工的，即双方的数据读写可通过一个连接进行。完成数据交换之后，通信双方都必须断开连接以释放系统资源。

TCP协议的这种连接是一对一的，它的字节流服务是多对多的，所以基于广播和多播（目标是多个主机地址）的应用程序不能使用TCP服务。而无连接的UDP则十分适合这种广播和多播。

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 从上往下看报文结构，分析如下：

首先，可以看到16位源端口和目标端口号。和UDP一样

包的序号：解决乱序问题，先来后到

32位确认号（acknowledgement number）：用作对另一方发送来的TCP报文段的响应。其值是收到的TCP报文段的序号值加1。

6位标志位作用如下：

URG标志:表示紧急指针（urgent pointer）是否有效。

ACK标志:表示确认号是否有效。我们称携带ACK标识的TCP报文段为确认报文段。

PSH标志:提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间（如果应用程序不将接收

到的数据读走，它们就会一直停留在TCP接收缓冲区中）。

RST标志:表示要求对方重新建立连接。我们称携带RST标志的TCP报文段为复位报文段。

SYN标志:表示请求建立一个连接。我们称携带SYN标志的TCP报文段为同步报文段。

FIN标志:表示通知对方本端要关闭连接了。我们称携带FIN标志的TCP报文段为结束报文段。

状态位，SYN是发起一个链接，ACK是回复，RST是重新连接，FIN是结束连接。

因为TCP是面向连接的，因此需要双方维护连接的状态，不然双方连接状态的变化会直接导致出错；

窗口的大小设置，进行流量控制，标识自己当前的处理能力；它告诉对方本端的TCP接收缓冲区还能容纳多少字节的数据，这样对方就可以控制发送数据的速度。

其次，TCP 的顺序问题，丢包问题，流量控制都是通过滑动窗口来解决的

拥塞控制时也是通过拥塞窗口来解决的。

延伸常谈的一些问题：顺序问题、拥塞控制、丢包问题、连接维护、流量控制

二，TCP 的三次握手

首先建立连接，连接后需要连接维护，同时商量如何顺序发送包，也就是处理好包的序号问题

TCP 的建立连接称为三次握手，简单来说就是邻居之间日常问候，①老张对老李说;吃饭了不；②老李看到老张消息，回复说：吃了没吃饱啊，还要整点夜宵不；③老张收到老李消息：可以啊，走起。

理解来说就是，老张发送了吃饭请求也收到了老力吃了的响应，老李收到了老张请求消息并响应了老张的请求。双方有来有回，和打太极一样。

详解分析具体过程

 分析图中的具体字段意思：closed(未连接)、listen(监听)、SYN-SENT(同步发送)、SYN-RCVD(同步收到)、ESTABLISHED(建立连接)

分析过程：

①初始状态，客户端和服务器都处于 CLOSED 状态，然后这时服务端主动监听某个端口，处于 LISTEN 状态。

②客户端主动发起连接 SYN(请求建立连接)，之后处于 SYN-SENT 状态，被服务器端监听到。

③服务端接收了客户端发起的连接，并返回 SYN(请求建立连接)，并且 ACK ( 确认 ) 客户端的 SYN，然后处于 SYN-SENT 状态。

④客户端接收到服务端发送的 SYN 和 ACK ，确认了服务端的请求即ACK了，进入了ESTABLISHED状态。然后将它确认连接的消息发送给了服务器。

⑤服务器收到了客户端的ACK，也进入ESTABLISHED状态。至此这两兄弟建立友谊连接；

四，TCP与UDP的区别

• TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的
• UDP程序结构较简单，TCP程序结
• TCP 是面向字节流的，UDP 是基于数据报的
• TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包
• TCP 保证数据顺序，UDP 不保证

五，为什么说TCP可以实现可靠连接

  (1) 排好队，一个一个来，按部就班的进行，有条不紊； TCP 报文头里面的序号能使 TCP 的数  据按序到达，从而使传输的数据无差错的，不丢失，不重复，且按顺序到达。

（2)谁迟到，谁没来，都要明确；报文头里面的确认序号能保证不丢包，累计确认及超时重传机制

（3)饭量时时管控好，不然肉肉来找抱；报文头的窗口大小，进行流量控制，标识自己当前的处理能力；它告诉对方本端的TCP接收缓冲区还能容纳多少字节的数据，这样对方就可以控制发送数据的速度。

各位道友学习之后有建议可以共同探讨探讨哦

一步两步往上冲~