TCP与UDP详解-优快云博客

1.TCP/UDP区别以及TCP如何保证传输可靠性

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，我们这里只做简单、形象的介绍，你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！

tcp协议和udp协议的差别

	TCP	UDP
是否连接	面向连接	面向非连接
传输可靠性	可靠	不可靠
应用场合	传输大量数据	少量数据
速度	慢	快

TCP的可靠性如何保证

在TCP的连接中，数据流必须以正确的顺序送达对方。TCP的可靠性是通过顺序编号和确认（ACK）来实现的。TCP在开始传送一个段时，为准备重传而首先将该段插入到发送队列之中，同时启动时钟。其后，如果收到了接受端对该段的ACK信息，就将该段从队列中删去。如果在时钟规定的时间内，ACK未返回，那么就从发送队列中再次送出这个段。TCP在协议中就对数据可靠传输做了保障，握手与断开都需要通讯双方确认，数据传输也需要双方确认成功，在协议中还规定了：分包、重组、重传等规则；而UDP主要是面向不可靠连接的，不能保证数据正确到达目的地。

TCP采用两次握手可以吗？

答：建立连接的过程是利用客户服务器模式，假设主机A为客户端，主机B为服务器端。

（1）TCP的三次握手过程：主机A向B发送连接请求；主机B对收到的主机A的报文段进行确认；主机A再次对主机B的确认进行确认。

（2）采用三次握手是为了防止失效的连接请求报文段突然又传送到主机B，因而产生错误。失效的连接请求报文段是指：主机A发出的连接请求没有收到主机B的确认，于是经过一段时间后，主机A又重新向主机B发送连接请求，且建立成功，顺序完成数据传输。考虑这样一种特殊情况，主机A第一次发送的连接请求并没有丢失，而是因为网络节点导致延迟达到主机B，主机B以为是主机A又发起的新连接，于是主机B同意连接，并向主机A发回确认，但是此时主机A根本不会理会，主机B就一直在等待主机A发送数据，导致主机B的资源浪费。

（3）采用两次握手不行，原因就是上面说的失效的连接请求的特殊情况。

2.OSI七层模型与TCP/IP五层模型

OSI七层模型

应用层：文件传输、电子邮件、文件服务、虚拟终端 FTP、HTTP、SNMP、DNS、Telnet。

DNS是将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。

例如：微软公司的Web服务器的IP地址是207.46.230.229，其对应的域名是www.microsoft.com，不管用户在浏览器中输入的是207.46.230.229还是www.microsoft.com，都可以访问其Web网站。

表示层：数据格式化、代码转换、数据加密（数据处理）没有协议

会话层：接触或建立与别的结点的联系没有协议

传输层：提供端对端的接口 TCP、UDP

三次握手、TCP如何保证传输的可靠性

网络层：为数据包选择路由 IP、ICMP、RIP、OSPF、BGP、IGMP（一些路由选择协议）

RIP协议（路由选择信息协议）：选择路由的度量标准是跳数，最大跳数是15跳，如果大于15跳，它就会丢弃数据包。

OSPF协议（优先开放最短路径）：底层是迪杰斯特拉算法，是链路状态路由选择协议，它选择路由的度量标准是带宽、延迟。

ICMP是internet control message protocal，因特网控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由器是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP报文有两种：差错报告报文和询问报文。

数据链路层：传输有地址的帧以及错误检测功能 ARP、RARP

地址解析协议，即ARP（address resolution protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议（网络层协议）。

首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址，如果有，就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。

物理层：以二进制数据形式在物理媒体上传输数据

TCP/IP五层模型

物理层：中继器，集线器，网线，网卡（网卡是一半工作在物理层、一半工作在数据链路层）

数据链路层：二层交换机

网络层：路由器、三层交换机

传输层：四层交换机、也有工作在四层的路由器。

应用层

3.IP地址的分类

网络地址+主机地址

A类地址：以0开头，第一个字节范围：0~127，子网掩码：255.0.0.0；

B类地址：以10开头，第一个字节范围：128~191，子网掩码：255.255.0.0；

C类地址：以110开头，第一个字节范围：192~223，子网掩码：255.255.255.0；

子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址。

4.请问交换机和路由器分别的实现原理是什么？分别在哪个层面上面实现的？

交换机用于局域网，利用主机的MAC地址进行数据传输，而不需要关心IP数据包中的IP地址，它工作于数据链路层。路由器识别网络是通过IP数据包中IP地址的网络号进行的，所以为了保证数据包路由的正确性，每个网络都必须有一个唯一的网络号。路由器通过IP数据包的IP地址进行路由的（将数据包递交给哪个下一跳路由器）。路由器工作于网络层。由于设备现在的发展，现在很多设备既具有交换又具有路由功能，两者的界限越来越模糊。