TCP协议与UDP协议：三次握手与四次挥手图文详解

        在计算机网络中，TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是两种常用的通信协议。它们各自有不同的特性和应用场景。本文将详细介绍这两种协议，并重点解析TCP连接的建立和拆除过程中的“三次握手”和“四次挥手”。

目录

 一、TCP协议与UDP协议的对比

1. TCP协议

2. UDP协议

3. 适用场景

 二、三次握手（TCP连接建立）

1. 第一握手

2. 第二握手

3. 第三握手

三、四次挥手（TCP连接关闭）

1. 第一挥手

2. 第二挥手

3. 第三挥手

4. 第四挥手

四、总结

---

 一、TCP协议与UDP协议的对比

1. TCP协议

• 连接导向：TCP是面向连接的协议，在数据通信之前，必须建立一个连接。
• 可靠性：TCP提供可靠的数据传输，通过序列号、确认应答和重传机制确保数据包的顺序和完整性。
• 流量控制与拥塞控制：TCP通过滑动窗口机制实现流量控制，有效地管理网络拥塞。
• 数据传输：是字节流传输。

2. UDP协议

• 无连接：UDP是无连接的协议，数据发送不需要建立连接。
• 不可靠性：UDP不保证数据包的送达，可能会出现丢失、重复或顺序错乱的情况。
• 没有流量控制：UDP不提供流量控制机制，适用于对实时性要求高、丢包可以容忍的场景。
• 数据传输：是数据报传输，具有固定的包头结构。

3. 适用场景

• TCP：稳定可靠——适用于需要高可靠性的应用，如网页浏览（HTTP）、文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）等。
• UDP：速度快——适用于实时性要求高但可靠性可放宽的应用，如视频直播、语音通话、在线游戏、隧道连接（VPN）等。

 二、三次握手（TCP连接建立）

---

        TCP在建立连接时采用“三次握手”的过程，其步骤如下：

 1. 第一握手

• 客户端发送SYN：客户端向服务器发送一个SYN（同步序列编号）包，表示希望建立连接。此时客户端进入SYN-SEND状态。

2. 第二握手

• 服务器回应SYN-ACK：服务器收到SYN包后，回应一个SYN-ACK包，表示同意建立连接，并同时发送一个ACK（确认）包，确认收到客户端的SYN包。此时服务器进入SYN-RCVD状态。

3. 第三握手

• 客户端发送ACK：客户端收到SYN-ACK包后，发送一个ACK包给服务器，表示连接建立成功。此时，客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。

三次握手的示例图如下所示：

 

三、四次挥手（TCP连接关闭）

---

        TCP在关闭连接时采用“四次挥手”的方式，步骤如下：

1. 第一挥手

• 客户端发送FIN：客户端发送一个FIN（结束）包，表示希望关闭连接。客户端进入FIN-WAIT-1状态。

2. 第二挥手

• 服务器回应ACK：服务器收到FIN包后，回应一个ACK包，确认收到。此时客户端进入FIN-WAIT-2状态，服务器进入CLOSE-WAIT状态。

3. 第三挥手

• 服务器发送FIN：服务器准备关闭连接时，发送一个FIN包给客户端，表示同意关闭连接。服务器进入LAST-ACK状态。

 4. 第四挥手

• 客户端回应ACK：客户端收到FIN后，发送一个ACK包给服务器，确认连接关闭。客户端进入TIME-WAIT状态，等待足够的时间后再进入CLOSED状态，服务器也进入CLOSED状态，连接完全关闭。

四次挥手的示例图如下所示：

四、总结

        TCP与UDP各有优缺点，适用于不同的网络传输需求。TCP的“三次握手”本质上是在不可靠的信道上面建立可靠的连接，“四次挥手”机制为了保证在不可靠的网络链路中进行可靠的连接断开确认，确保了数据传输的可靠性和连接的稳定性，而UDP则以低开销和快速传输为优势，适合对实时性要求较高的场合。

        希望本文能够帮助读者更好地理解TCP的“三次握手”与“四次挥手”以及UDP协议及其连接管理的机制。如有疑问，欢迎留言讨论！