数据传输协议

一、TCP协议

TCP协议是面向连接、可靠的数据传输协议
数据从应用层发下来，会在每一层加上头部信息进行封装，然后发送数据接收端，所有数据的发送和接收其实是数据的封装和解封装的过程。
由于TCP是可靠的传输，无论哪一方向另一方发送数据之前，都必须在双方之间建立一个三次握手的协议，断开连接就必须建立四次挥手的协议。

1.1 TCP的三次握手协议

在Tcp/Ip协议中，TCP提供可靠的连接服务，连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号，并交换TCP窗口大小信息。
下图为TCP的通信过程：

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1.1.1 三次握手具体过程

① 第一次握手
客户端向服务器发送连接请求报文，然后客户端处于进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认。（客户端的建立连接并等待确认）
② 第二次握手
服务器收到SYN报文，并对这个SYN报文段进行确认，同时发送SYN请求信息，服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中，一并将信息发送客户端，然后服务器进入SYN_RECV状态。（服务器端发送相关报文段信息并等待连接）
③ 第三次握手
客户端收到SYN+ACK报文段，向服务器发送ACK报文段，当报文发送完毕就完成了Tcp三次握手协议。（客户端接收到服务器端信息并实现连接）

1.1.2 四次挥手具体过程

① 第一次挥手
客户端向服务器端发送一个FIN报文段，服务器端进入FIN_WAIT状态，表示已经没有数据向服务器端发送了。
② 第二次挥手
服务器端收到客户端发送过来的FIN报文，向客户端回一个ACK报文，服务器端进入CLOSE_WAIT状态，并告诉客户端它也没有数据发送了。
③ 第三次挥手
服务器端向客户端发送FIN报文，请求关闭连接。
④ 第四次挥手
客户端接收到服务器端的FIN报文，并向服务器端回一个ACK报文，关闭连接。
由于TCP保证了数据传输的可靠性，所以对性能消耗也会变大，数据传输的效率也会变低。

二、UDP协议

和TCP一样，UDP也属于传输层协议，其主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式，内容组成为报文头+具体传输的数据。

2.1 UDP特征

① UDP是无连接传输协议；
② 由于传输数据不需要建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态；
③ 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；
④ 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；
⑤ UDP尽最大努力交付，但不保证可靠交付；
⑥ UDP是面向报文的。
总结以下：UDP连接具有资源消耗少，处理速度的优点，使用通常音频、视频、普通数据使用UDP传输数据较多。

三、TCP和UDP的区别

① TCP是面向连接的，保证传输数据的可靠安全，而UDP是非面向连接的，不可靠但高效率；
② TCP占用资源多，而UDP占用资源少；
③ TCP是流模式（通信双方是互相、明确的），而UDP是报文模式；
④ 应用场景不同。

四、TCP的粘包和UDP的丢包

4.1 TCP的粘包

TCP的粘包现象
是指：发送方发送的若干数据包到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区来看就是，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。
TCP粘包处理方法
应用程序在处理从缓存读取的分组时，读完一条数据就紧接着读取下一条数据，直到所有的数据都被处理。

4.2 UDP的丢包

UDP丢包现象
是指由于UDP是不可靠连接，受到各种因素影响，数据包可能会在接收过程中丢失一部分，从而导致数据的不完整。