TCP、UDP总结

TCP

概念

• 传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写：TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

• TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的，UDP只是其中的一个， 之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP、IP协议是两个很重要的协议。

• TCP/IP协议集包括应用层,传输层，网络层，网络访问层。

各层协议

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图是找来的，可能不全。

应用层

• 超文本传输协议（HTTP）:万维网的基本协议；
• 文件传输（TFTP简单文件传输协议）；
• 远程登录（Telnet），提供远程访问其它主机功能, 它允许用户登录internet主机，并在这台主机上执行命令；
• 网络管理（SNMP简单网络管理协议），该协议提供了监控网络设备的方法， 以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等；
• 域名系统（DNS），该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址。

还有许多可自行百度。

传输层

• TCP
• UDP

网络层

• Internet协议（IP）
• Internet控制信息协议（ICMP）
• 地址解析协议（ARP）
• 反向地址解析协议（RARP）

上面我们知道整个架构，所以入门的小白别再搞混了TCP,HTTP。

TCP连接之三次握手，四次挥手

上图

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• SYN: 同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。是TCP/IP建立连接时使用的握手信号。SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才会被置1 ,握手完成后SYN标志位被置0。

• ACK: ACK (Acknowledgement）即是确认字符，在数据通信中，接收站发给发送站的一种传输类控制字符。接收到通信，置为1。

• FIN: 一端传输完毕时，将FIN 置为1，提出停止TCP请求。

注意： 挥手时，客户端先进行FIN，服务端会返回ACK，但并不代表数据传输完成，服务端还可以进行传输数据，直到服务端返回FIN，客户端返回ACK，连接中断(此过程可以相反，由服务端先发起FIN)

知道了连接过程，想必一定有状态在里面

上图

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直接看是很难理解，所以左思右想，还是按流程走，最让人清晰

注：（S:服务端存在的状态，C:客户端存在的状态，S&C表示都存在的状态）

三次握手状态变化

• LISTEN （S）： 服务器等待从任意远程TCP端口的连接请求。侦听状态。
• SYN-SENT （C）：客户在发送连接请求后等待匹配的连接请求。通过connect()函数向服务器发出一个同步（SYNC）信号后进入此状态。（如图：客户端发送SYN）
• SYN-RECEIVED （S）：服务器已经收到并发送同步（SYNC）信号之后等待确认（ACK）请求。(如图：服务端收到SYN，发送SYN+ACK ，等待客户端ACK状态)

握手成功，互发数据

• ESTABLISHED （S&C）：服务器与客户的连接已经打开，收到的数据可以发送给用户。数据传输步骤的正常情况。此时连接两端是平等的。这称作全连接。

四次挥手(客户端和服务端都可能是主动关闭或者被动关闭)

• FIN-WAIT-1 （S&C）：（服务器或客户）主动关闭端调用close（）函数发出FIN请求包，表示本方的数据发送全部结束，等待TCP连接另一端的ACK确认包或FIN&ACK请求包。(如图：客户端发送FIN，等待服务端ACK状态)
• CLOSE-WAIT （S&C）：被动关闭端接到FIN后，就发出ACK以回应FIN请求，并进入等待本地用户的连接终止请求的半关闭状态。这时可以发送数据，但不再接收数据。(如图：服务端收到FIN并发送ACK之后，继续发送数据的状态)
• FIN-WAIT-2 （S&C）：主动关闭端在FIN-WAIT-1状态下收到ACK确认包，进入等待远程TCP的连接终止请求的半关闭状态。这时可以接收数据，但不再发送数据。(如图：接收到服务端ACK之后，等待服务端FIN请求状态)
• CLOSING （S&C）：在发出FIN后，又收到对方发来的FIN后，进入等待对方对己方的连接终止（FIN）的确认（ACK）的状态。少见。
• LAST-ACK （S&C）：被动关闭端全部数据发送完成之后，向主动关闭端发送FIN，进入等待确认包的状态。（如图：服务器数据发送完成，向客户端发送FIN）
• TIME-WAIT （S/C）：主动关闭端接收到FIN后，就发送ACK包，等待足够时间以确保被动关闭端收到了终止请求的确认包。【按照RFC 793，一个连接可以在TIME-WAIT保证最大四分钟，即最大分段寿命（maximum segment lifetime）的2倍】（如图：客户端收到FIN，响应ACK给服务端，等待服务端接收到ACK）
• CLOSED （S&C）：完全没有连接。

UDP

概念

• 用户数据包协议（英语：User Datagram Protocol，缩写：UDP），又称用户数据包协议，是一个简单的面向数据报的传输层协议。
• UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接， UDP只提供数据的不可靠传递，它一旦把应用程序发给网络层的数据发送出去，就不保留数据备份（所以UDP有时候也被认为是不可靠的数据报协议）。 在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、 计算机的能力和传输带宽的限制； 在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
• UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
• 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、 源端和终端主机性能的限制。
• 由于缺乏可靠性且属于非连接导向协议，UDP应用一般必须允许一定量的丢包、出错和复制粘贴。 因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。
• UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文， 在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界， 因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

TCP与UDP的区别

1. 基于连接与无连接；

2. 对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；

3. UDP程序结构较简单；

4. 流模式与数据报模式 ；

5. TCP保证数据正确性，UDP可能丢包；

6. TCP保证数据顺序，UDP不保证。

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