TCP与UDP

Posted 2020-10-08 大大控

网络知识学习篇，恶补网络知识。

讲主题之前，先补习一下基础知识。

OSI网络模型

OSI模型，Open System Interconnection 开放式通信系统互联参考模型，是国际标准化组织ISO提出的一个试图使全世界计算机互联为网络的标准框架，简称OSI。

OSI网络模型按照功能划分了七层，由下往上分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

OSI模型是最经典的网络模型，但是结构过于复杂，我们常用的是TCP/IP模型。

TCP/IP模型

TCP/IP是一个协议族，里面有很多的协议，之所以叫CP/IP是因为TCP和IP是里面两个很重要的协议，就这样命名了。TCP/IP现在已经成为了Internet上通信的工业标准。

TCP/IP总共分为四层，从下往上分别是网络接口层，网络层，传输层和应用层。

应用层：各种服务和应用程序通过该层利用网络。常用协议：HTTP超文本传输协议，FTP文本传输协议，SMTP简单邮件传输协议Telnet远程登录，SNMP简单网络管理协议，DNS域名系统。

传输层：确认数据传输并进行纠错处理。常用协议便是今天的主角：TCP传输控制协议和UDP用户数据报协议。

网络层：负责数据传输、路径及地址选择。常用协议有IP Internet协议，ICMPI Internet控制信息协议，ARP地址解析协议，RARP方向地址解析协议。

最后是网络接口层：针对不同的物理网络连接形式的协议。常用协议比如Ethernet以太网。

咳咳，敲黑板！

TCP

TCP 传输控制协议，这是一个面向连接的协议，也就是说在收发数居前，必须和对方建立一个可靠的连接，这也就到了面试中常常问到的一个点，三次握手。

说三次握手之前先来一波名次解释，下面将会出现。

ACK：TCP报头的控制位之一，作用是对数据进行确认，确认由目的端发回来告诉发送端这个序列号之前的数据段收到了，ACK位置为1标识有效，为0确认无效，无效将会要求重发数据以保证数据的完整性。

SYN：同步序列号，建立连接的时候使用，发送端将SYN位置置为1向目的端发送。

FIN：当发送完成发送，TCP完成数据传输以后需要断开连接时，提出断开的一方将FIN置为1.

三次握手过程：

1、主机A向主机B发送一个一个数据段，这个数据段中带有同步序列号SYN的标志位，向主机B请求连接，说的通俗一点这一步就相当于A告诉B，我要发数据了，行不？你能拿哪个序列号最为起始数据段来回应我啊？

2、主机B收到了A发送的数据段，用一个带有确认应答ACK和同步序列号SYN标志位的数据段响应主机A，这一步通俗讲就是B收到A的问话后回复。我收到了，你可以发数据，你要用那个序列号作为其实数据段来回应我？

3、主机A收到了主机B的响应，再发送一个带有确认应答ACK的数据段，确认已收到B的响应，这一步通俗讲就是A主机告诉B主机，我收到了你的回复，我要开始传数据了。

这样三次握手完成，主机A和主机B建立了连接，可以传输数据。

TCP建立连接是三次握手，而断开连接需要四次挥手。

四次挥手的过程：

1、主机A完成传输数据任务了，需要断开，就将控制位FIN置1，提出停止连接的请求。

2、主机B收到后做出响应，确认这一方向的TCP连接将关闭，也就是告诉自己的相应的应用程序对方请求关闭，将ACK置1.

3、B主机再向A主机发送断开请求，FIN置1.

4、主机A收到请求后进行确认，将ACK置1，这样AB之间双向关闭结束。

三次握手和四次挥手可以发映出TCP使用面向连接的通信方式，使得数据通信的可靠性大大提高，发送端和接收端在正式传输数居前就有了交互，为正式传输打下了基础。

UDP

UDP 用户数据报协议，是一个非连接的协议，和TCP的面向连接相对，UDP在传输数据之前，发送端和接收端不建立连接，当它想传送数据时就抓取应用程序中的数据尽可能快的将它扔出去。发送端速度只是受到应用程序的生成数据的速度，计算机的能力和带宽的限制。接收端，UDP会把每个消息段放入队列，让应用程序每次从队列中读一个消息段。

UDP的吞吐量不受拥挤算法的调整，只受软件生成数据的速度，发送端接收端机器性能还有带宽的限制。

UDP传输数据的时候不需要建立连接，不需要维持连接状态，所以对系统资源要求少，且一台服务器可以实现向多台客户机发送相同的数据。说到资源要求少，UDP信息包的标题为8字节，而TCP包头最小长度为20字节，相对来说额外开销小。

UDP不保证可靠交付，使用尽最大努力交付，所以主机不需要维持复杂的链接状态表。

前面也说到，UDP是非连接的协议，而是面向报文的。发送端应用程序交下来的报文，进行添加首部处理后就交付给IP层，不进行其他处理，不拆分要不合并，保留报文辩解，所以以UDP传输时，应用程序需要选择合适的报文大小。

我们平时测试两台电脑是否通信所说的是否PING通，用的就是UDP，发送方发送一个UDP数据报，对方主机收到数据报的话就反馈回来，那么就是能PING通。

小结

TCP和UDP的主要区别：

1、TCP面向连接，UDP面向报文。TCP是流模式，UDP是数据报模式

2、TCP需要建立连接，维持连接状态，系统资源要求更多，而UDP不需要维持双方连接状态，系统资源要求少，且可以向多台客户机同时发送数据。

3、TCP包头最小长度20字节，UDP信息报标题8字节，额外开销少。

4、TCP的连接保证了数据的可靠性，UDP不保证可靠交付。

5、TCP保证数据的顺序，UDP不保证数据顺序。

6、UDP结构更为简单。

这也只是我个人写的几点不同，还有很多不同，更有好多只是等着我们学习，大佬们多指点。