一、什么是TCP、UDP
TCP（Transmission Control Protocol）：面向连接、可靠、有序、带流量/拥塞控制的字节流协议。用于需要可靠传输的场景（HTTP、FTP、SSH 等）。
UDP（User Datagram Protocol）：无连接、不可靠、无顺序保证、开销小的报文协议。适合实时、延迟敏感或可容忍丢包的场景（DNS、RTP、游戏、DHCP）。
二、协议定位与作用
都属于传输层，位于TCP/IP四层模型的传输层、OSI七层模型的传输层。为应用层提供端到端的数据传输服务。
三、TCP
名词介绍
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SYN（Synchronize）：同步标识，SYN是TCP头部中的一个标识位（flag），用于请求建立连接，表示发送方想要同步序列号，以便后续数据传输的可靠有序。SYN=1是一个标识（flag）表示请求同步序列号，在建立TCP连接的时候的信号，如果=0表示不请求同步，通常在已经建立了连接中使用。
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ACK（Acknowledgment）：ACK 是 TCP 头部中的标识位（ACK=1），用于确认收到对方的包。ACK=1是一个标识（flag）表示发送方正在确认它已经收到对方的某些数据，如果=0则表示ACK无效（通常忽略），包括不被视为确认响应。在初始连接阶段常见，因为没有什么需要确认的。
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FIN（Finish）：发送方请求结束数据传输通道，标志着连接关闭过程的开始。=1 表示这个标志位被激活，意味着发送方请求“结束发送数据通道”。它通知接收方：“我没有更多数据要发送了，但你可以继续发给我”（半关闭，half-close）。
如果FIN=0，则不请求关闭，通常在数据传输阶段使用。 -
SEQ：序列号，这个序列号初始值是随机的，但是在过程中是不断增加的。
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TCP的三次握手
概述：三次握手是TCP协议在建立连接进行数据传输的机制，确保客户端和服务端双方都同意建立连接，并初始化序列号以实现可靠的数据传输。这个过程涉及三个步骤：SYN、SYN-ACK和ACK。通过这个握手，TCP 可以防止旧的重复连接初始化问题，并确保连接是双向的。步骤1：客户端发起同步请求
作用：客户端发送SYN ，附带自己的初始序列号（SEQ，例如 client_isn）。这个包不携带数据，只是请求连接。
目的：告诉服务器“我想连接你，并告诉你我的起始序列号”。
状态变化：客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器响应。（如果服务器未响应客户端会重试或者超时）
标识变化：SYN=1，ACK=0。SYN标识位为1（SYN=1）表示请求连接，ACK标识为0（ACK=0）表示当前没有什么确认的可以忽略，在初次连接的时候。步骤2：服务器响应并确认
作用：服务器收到客户端的 SYN 后，如果同意连接，就发送 SYN-ACK ：附带自己的初始序列号（SEQ,例如server_isn），确认客户端的序列号，ACK 值设为 client_isn+1，表示已收到并期待下一个字节。
目的：服务器一方面确认了客户端的请求（ACK），另一方面也请求客户端同步自己的序列号（SYN）。这确保连接是双向的。
状态变化：服务器进入SYN_RCVD状态。
标识变化：SYN=1，ACK=1。SYN标识位为1（SYN=1）表示请求连接，ACK标识为1（ACK=1）表示确认客户端的SYN 附带的初始化序列号。步骤3：客户端确认
作用：客户端收到了服务器的SYN_ACK后发送ACK，ACK值设为server_isn+1，确定服务器的序列号。
目的：告诉服务器，你的同步请求已收到，连接可以开始了。此时连接正式建立双方进入ESTABLISHED状态，可以传输数据。
状态变化：客户端进入 ESTABLISHED（已建立） 状态；服务器收到 ACK 后也进入 ESTABLISHED 状态。连接正式建立，数据传输可以开始。
标识变化：SYN=0，ACK=1。SYN标识位为0（SYN=0）当前已经连接完成不需要SYN，ACK标识为1（ACK=1）表示收到了服务端的确认。PS：ACK与SEQ的关系：ACK值总是等于对方SEQ + 1（或 + 数据长度），表示“我已收到这些字节，期待下一个”。如果没有SEQ，数据可能会乱序、丢失，无法重传或确认。
为什么是三次握手，而不是两次或者四次？
两次握手不足，如果只有第一次的SYN和最后一次的ACK，服务器是无法确认客户端是否收到了它的ACK，导致潜在的半连接问题。
四次握手多余，三次已经足够确认双方同步和确认，避免不必要的开销。
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TCP的四次挥手
概述：四次挥手是TCP协议在关闭连接时使用的机制，它确保双方有序的结束数据传输，避免数据丢失或残留链接。这个过程涉及四个步骤FIN、ACK、FIN、ACK。通过这个挥手，TCP 可以处理半关闭状态（half-close），允许一方先关闭发送通道，而另一方可能还有数据要发。步骤 1: 客户端发起结束请求
作用：发送FIN请求结束发送数据，附带自己的累计后的序列号（SEQ，例如client_nxt）
目的：客户端通知服务器“我没有更多数据要发了，但你可以继续发数据给我”（半关闭）。
状态变化：客户端进入 FIN_WAIT_1 状态，等待服务器确认。
标识变化：FIN=1，ACK=1。FIN标识位为1（FIN=1）客户端请求关闭发送通道，ACK标识为1（ACK=1）连接建立后通常为1。步骤 2: 服务器确认客户端的结束请求
作用：服务器收到 客户端的结束请求（FIN）后，发送一个 ACK确认客户端的序列号，ACK 值设为 client_nxt+1，表示已收到并期待下一个字节。（确认收到客户端的 FIN）。
目的：服务器确认“我知道你不发了，但我可能还有数据要发给你”。此时，服务器可以继续发送剩余数据。
状态变化：服务器进入 CLOSE_WAIT 状态；客户端收到 ACK 后进入 FIN_WAIT_2 状态（等待服务器的 FIN）。
标识变化：FIN=0，ACK=1。FIN标识位为0（FIN=0）这次是服务器应答客户端的所以FIN标识为0，ACK标识为1（ACK=1）表示服务器确认客户端关闭。
为什么单独 ACK：这允许服务器处理剩余数据。如果立即发 FIN，会丢失半关闭的机会。步骤 3: 服务器发起结束请求
作用：服务器发送完所有数据后，发送 FIN ，附带自己累计后的序列号（SEQ，例如server_nxt）。
目的：服务器通知客户端“我也没有数据要发了，准备关闭”。
状态变化：服务器进入 LAST_ACK 状态，等待最终确认。
标识变化：FIN=1，ACK=1。FIN标识位为1（FIN=1）这次是服务端要进行关闭所以FIN标识为1，ACK标识为1（ACK=1）连接建立后通常为1。步骤 4: ACK（客户端确认服务器的 FIN）
作用：客户端收到服务器的 FIN 后，发送 ACK确认服务器的序列号，ACK值设为server_nxt+1。
目的：客户端确认“好的，你也结束了，连接关闭”。
状态变化：客户端进入 TIME_WAIT 状态（等待 2MSL，通常 2-4 分钟，以处理延迟包）；服务器收到 ACK 后进入 CLOSED 状态。客户端超时后也进入 CLOSED。
标识变化：FIN=0，ACK=1。FIN标识位为0（FIN=0）这次客户端应答服务器的关闭所以FIN标识为0，ACK标识为1（ACK=1）表示客户端确认服务端关闭。
注意：TIME_WAIT 防止旧包干扰新连接。
为什么是四次挥手，而不是三次？
三次不足：关闭需要处理半关闭（一方先关），如果合并第二个和第三个步骤，服务器无法发送剩余数据，导致数据丢失。
四次必要：它分离了双方的关闭请求，确保有序结束。实际中，第二个和第三个步骤有时合并（piggyback FIN on ACK），但标准是四次。
对比三次握手：握手是同步建立，四次挥手是异步关闭。
TCP粘包/拆包的概念
粘包：发送方发送了两条消息，接收方一次read()可能把两条消息读成一条。
发送方: |消息1| |消息2|
接收方 read(): |消息1消息2|
拆包：发送方发送一条消息，接收方一次read()只接受了部分数据。
发送方: |消息1|
接收方 read(): |消息1的前半部分|
原因：
TCP 是 流式传输，没有消息边界。
内核发送缓冲区可能合并多次写操作。
接收缓冲区可能只读到部分数据。
网络状况、Nagle 算法等因素也可能导致粘包/拆包。
解决思路：
在应用层实现消息边界，最常见的方式设置长度前缀。
在每条消息前面加上长度，接收端先读长度，在读消息体。
比方设计前四个字节是代表消息长度。
四、UDP
UDP 是一种无连接、面向报文（datagram）、不保证可靠性的传输层协议，优点是开销小、延迟低、支持广播/组播，适合实时或短报文场景。
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协议定位与作用
层级：传输层（OSI 第4层 / TCP/IP 传输层）。
作用：把上层应用的数据封装成独立的数据报，通过 IP 发送到目标主机 + 端口，提供端到端“尽力而为”的传输服务。
与 TCP 的根本区别：UDP 不建立连接、不确认、不重传、不保证顺序。 -
工作机制
发送方
将数据封装为UDP报文（加上8字节头部）。
不建立连接，直接发送给目标IP+端口。
接收方
通过端口接收。
若报文丢失、重复或乱序，UDP 不做任何处理，交由应用层决定。 -
UDP 的核心特性（对比 TCP）
无连接：不需要建立或拆除连接。
不可靠：协议不重传、不确认——丢包、重复、乱序都可能发生，应用层需自处理。
低开销、低延迟：头小（8B）、处理快，适合实时应用。
支持广播/组播：可发送到广播地址或组播组（多点分发），TCP 不支持。
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