TCP与UDP，TCP服务器与客户端，UDP服务器与客户端

Posted 2021-10-15 别Null.了

目录

TCP

主要特点

TCP的三次握手与四次挥手

net模块 

UDP

主要特点

UDP与TCP的区别

dgram模块

TCP的服务器与客户端

创建TCP服务器

创建TCP客户端 

UDP的服务器与客户端

创建UDP服务器

创建UDP客户端

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TCP

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）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旨在适应支持多网络应用的分层协议层次结构。 

主要特点

TCP是一种面向广域网的通信协议，目的是在跨越多个网络通信时，为两个通信端点之间提供一条具有下列特点的通信方式：

• 可靠通信方式；
• 基于流的方式；
• 面向连接；
• 在网络状况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销；
• 通信连接维护是面向通信的两个端点的，而不考虑中间网段和节点。

TCP的三次握手与四次挥手

TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。

                    

三次握手：

1. 客户端A发送连接请求到服务器B；
2. 服务器B接收到客户端A发送的信息后必须确认信息，于是给服务器B发送状态码，并进入SYN_RECV状态；
3. 客户端A接收到服务器B的状态后回应服务器端B，并进入Established状态 。

三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。

四次挥手：

1. 若客户端A认为数据发送完成，则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。
2. B收到连接释放请求后，告诉应用层要释放TCP连接，然后会发送ACK包，并进入CLOSE_WAIT状态，此时表明A到B的连接已经释放，不再接收A发的数据了。但是因为TCP连接是双向的，所以B仍旧可以发送数据给A。
3. B如果此时还有没发完的数据会继续发送，完毕后会向 A 发送连接释放请求，然后 B 便进入 LAST-ACK 状态。
4. A 收到释放请求后，向 B 发送确认应答，此时A进入TIME-WAIT状态。当B收到确认应答后，也便进入CLOSED状态。

为什么连接时候是三次握手，关闭连接时候需要四次挥手？

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。

net模块 

net核心模块用于创建TCP连接和服务，封装了大部分底层的类和方法。

使用时，需导入该模块： const net = require('net') 

net方法

net.createServer([options][, connectionListener])
创建一个 TCP 服务器。参数 connectionListener 自动给 'connection' 事件创建监听器。

net.connect(path[, connectListener])
创建连接到 path 的 unix socket 。参数 connectListener 将会作为监听器添加到 'connect' 事件上。返回 'net.Socket'。

net.Socket 对象是 TCP的抽象。net.Socket 实例实现了一个双工流接口。 他们可以在用户创建客户端(使用 connect())时使用, 或者由 Node 创建它们，并通过 connection 服务器事件传递给用户。

UDP

Internet协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。

主要特点

• 面向无连接。无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。
• 支持一对多，多对多，多对一的传输方式。
• UDP信息包的标题很短，只有8个字节。
• UDP是面向报文的。
• 虽然UDP是一个不可靠的协议，但它是分发信息的一个理想协议。

UDP与TCP的区别

UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。

	TCP	UDP
是否连接	面向连接	无连接
是否可靠	可靠传输，使用流量控制	不可靠传输，不使用流量控制
连接对象个数	只能是一对一通信	支持一对一，一对多，多对一和多对多
传输方式	面向字节流	面向报文
首部开销	首部字节最小20最大60	首部开销小，仅8字节
适用场景	要求可靠传输的应用(文件传输)	实时应用(IP电话，视频会议等)

TCP向上层提供面向连接的可靠服务，UDP向上层提供无连接不可靠服务。

虽然UDP并没有TCP传输准确，但适用于实时性较高的地方。

对数据准确性要求高，速度可以相对较慢的可选择TCP。 

dgram模块

在Node.js中，提供了dgram模块，用于创建UPD服务器与客户端，以及实现UDP服务器与客户端之间的通信。

使用时，需导入该模块： const dgram = require('dgram') 

TCP的服务器与客户端

注意：在启动时，我们应该先启动服务器端再启动客户端。（就相当于用户给客服打电话，只有当客服存在时，用户的电话才可以拨通，客服就相当于服务器端，用户就相当于客户端）

创建TCP服务器

//导入net模块
const net = require('net')
//创建TCP服务器
const server = net.createServer((client)=>{   //'client'表示的是客户端
    var clientNo = 0   //为每个连接到服务器的客户端编号
    console.log(clientNo+'号客户端已经连接');
    //绑定“end”事件，客户端断开连接时触发
    client.on('end',function(){
        console.log(clientNo+'号客户端已经断开');
    })
    client.write(clientNo+'号客户端，你好！');
    client.pipe(client);
    //绑定‘data’事件，接收数据时触发
    client.on('data',(data=>{
        console.log(clientNo+'号客户端发送的数据是：'+data.toString());
    }))
})
//绑定‘error’事件，当连接发生错误时打印错误信息
server.on('errot',(err=>{
    throw err;
}))
//启动监听，指定监听的接口
server.listen(8234,()=>{
    console.log('TCP服务器端已经启动')
})

创建TCP客户端 

const net = require('net')
//创建TCP客户端
var client = net.Socket();
//连接服务器:调用connect方法
client.connect(8234,'127.0.0.1',()=>{
    console.log('已经连接到服务器');
    client.write('我是TCP服务器');  //向服务器发送数据
})

//接收服务器端数据：绑定‘data’事件
client.on('data',(data)=>{
    console.log('接收的服务器端数据：'+data.toString());
})
//监听‘end’事件
client.on('end',()=>{
    console.log('结束数据！');
})

 示例结果：

UDP的服务器与客户端

创建UDP服务器

//导入dgram模块
const dgram = require('dgram');
//创建dgram.Socket对象（服务器端---数据的接收端）
const server = dgram.createSocket('udp4');
//绑定“error”事件
server.on('error',(err=>{
    console.log(`服务器异常：${err.stack}`);
}))
//绑定‘message’事件，参数msg客户端发送的数据，参数rinfo封装了客户端的信息(包括地址、端口号等)
server.on('message',((msg,rinfo)=>{
    var str_msg = msg.toString();
    console.log(`服务器接收来自：${rinfo.address}:${rinfo.port}的${str_msg}`);
    console.log(rinfo);
    server.send('西安邮电大学',rinfo.port,rinfo.address);  //向客户端发送数据
}))
//注册监听
server.on('listening',()=>{
    var server_address = server.address();  //获取服务器端的地址
    console.log(`服务器监听：${server_address.address}:${server_address.port}`);
})
//绑定端口:对来自于该端口的信息进行监听
server.bind(41234);

创建UDP客户端

const dgram = require('dgram');
const client_msg = Buffer.from('你好，我是UDP的客户端');
//创建客户端的Socket
const client = dgram.createSocket('udp4');
//绑定事件
client.on('close',()=>{
    console.log('Scoket已关闭')
})
client.on('error',(err=>{
    console.log(err);
}))
client.on('message',((msg,rinfo)=>{
    if(msg == 'exit'){
        client.close();
    }
    console.log(`接收到来自服务器${rinfo.address}:${rinfo.port}的信息：${msg.toString()}`);
}))
//向服务器端发送数据    41234是服务器端口，回调函数
client.send(client_msg,41234,'localhost',(error=>{
    if(error){
        client.close();
    }
}))

示例结果：