TCP协议和UDP协议

Posted 2022-06-22 chengxiaodi

TCP协议：

TCP可以提供可靠的，面向连接的传输服务（TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源），但是会增加资源的开销。

UDP协议：

UDP 在传送数据之前不需要先建立连接，远地主机在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认，故UDP属于不可靠连接。

TCP如何保证可靠传输

（1）数据处理：将应用层数据分割成TCP认为最佳的分组。 
（2）对每一个分组进行排序编号，做有序传输并且丢弃重复分组。 
（3）检验和：校验分组的和，校验和的数值若超过十六进制，则补码后做校验和；通常用在远距离通信中确保数据的完整性和准确性。 
（4）流量控制：TCP数据传输的双方都有数据接收缓冲区并且设有大小（使用滑动窗口设定大小），这样可以控制发送速率保证数据丢失 
（5）拥塞控制：网络拥塞时减少分组的传输。 
（6）ARQ协议：原理是先发送一个分组，待确认之后，再进行下一个分组的发送。 
（7）超时重发：TCP发出一个分组后，启动一个定时器，超时就重新发送一遍。

ARQ协议：

定义：即自动重传请求，是运输层错误纠正协议之一。使用确认和超时两个机制，若没有收到确认帧就会重新发送；包括停止等待ARQ协议（发送一个分组就停止和等待，接收到确认ACK就继续发送，这样信道利用率低，而且也需要定时器，超时重传）和继续ARQ协议（不用停止等待，传送完后在进行确认，这样信道利用率高） 
确认丢失和确认迟到：（确认丢失）若接收到信息后，回复确认信息在信道上丢失，发送方会重新发送分组，接收方这时候会丢弃重复分组，然后再次发送确认信息。（确认迟到）确认信息迟到的话，发送方也是再次发送分组，接收方也会再次发送确认信息，两方最后接收到的信息都会发生重复，也都会做一次丢弃

拥塞控制：

拥塞定义：传输数据超过了网络的承载量，网络的性能就会变拥塞。 
拥塞窗口：取决于网络的拥塞程度，且呈动态变化，数据传输的双方都拥有自己的拥塞窗口 
拥塞控制：发送方的拥塞窗口取决于接收方的最小拥塞窗口 
拥塞控制的三种解决方案：
（1）慢开始：不要一次性将传输数据注入网络，要试探性增加数据量的注入，cwnd初始值为1，每经过一个传播轮次，cwnd加倍
（2）拥塞避免：让拥塞窗口cwnd缓慢增大，即每经过一个往返时间RTT就把发送放的cwnd加1
（3）块重传与快恢复（FRR）：接收方收到一段不按顺序的分组，就立即重复确认，发送方接收到三次重复确认即认为数据丢失，这时候就立即重发，不用等待。但是在短时间内丢失过多的话，这个方案也不能有效的工作