TCP与UDP的区别

最新推荐文章于 2024-04-08 10:11:22 发布

鹤啸九天-西木

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分类专栏：数据结构和算法原理

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一、通信模型

计算机与网络设备相互通信时，双方必须约定好怎么通信。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。

开放式系统互联通信参考模型（Open System Interconnection Reference Model，缩写为OSI），简称OSI模型，将计算机网络体系结构划分为以下七层：

物理层：将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号，相当于邮局中的搬运工人。
数据链路层：决定访问网络介质的方式。在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址，相当于邮局中的装拆箱工人。
网络层：使用权数据路由经过大型网络，相当于邮局中的排序工人。
传输层：提供终端到终端的可靠连接，相当于公司中跑邮局的送信职员。
会话层：允许用户使用简单易记的名称建立连接，相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。
表示层：协商数据交换格式，相当公司中简报老板、替老板写信的助理。
应用层：用户的应用程序和网络之间的接口。

TCP/IP是一系列网络协议的总称，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP等都属于TCP/IP族内的协议。TCP/IP模型是互联网的基础，这些协议可以划分为四层，分别为链路层、网络层、传输层和应用层。

链路层：负责封装和解封装IP报文，发送和接收地址解析协议（ARP）/逆向地址解析协议（RARP）报文等。
网络层：负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机。
传输层：负责对报文进行分组和重组，并以TCP或UDP协议格式封装报文。
应用层：负责向用户提供应用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。

OSI七层模型	TCP/IP模型	功能	包含协议
物理层	链路层	以二进制数据形式在物理媒介上传输数据	ISO2110，IEEE802，IEEE802.2
数据链路层	链路层	传输有地址的帧以及错误检测功能	SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP,MTU
网络层	网络层	为数据包选择路由	IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP
传输层	传输层	提供端对端的接口	TCP，UDP
会话层	应用层	解除或建方与别的接点的联系	没有协议
表示层		数据格式化，代码转换，数据加密	没有协议
应用层		文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端	TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet

在网络体系结构中网络通信的建立必须是在通信双方的对等层进行，不能交错。在整个数据传输过程中，数据在发送端经过各层时都要附加上相应层的协议头，数据链路层还需要封装协议尾。也就是说要对数据进行协议封装，以标识对应层所用的通信协议。

二、TCP：

是Transmission Control Protocol的简称，中文名是传输控制协议。是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。由IETF的RFC793定义。

1、TCP的连接过程（三次握手）：

第一次握手：客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后，客户端便进入SYN-SENT状态。

第二次握手：服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答，该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号，发送完成后便进入SYN-RECEIVED状态。

第三次握手：当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED状态，服务端收到这个应答后也进入ESTABLISHED 状态，此时连接建立成功。

2、TCP的断开过程（四次挥手）：

第一次挥手：当客户端认为数据发送完成时，它会向服务端发送连接断开请求，告诉服务端不会再发送数据。

第二次挥手：服务端收到客户端的连接断开请求后，会告诉应用层要释放链接。然后会发送ACK包给客户端，并进入 CLOSE_WAIT状态，此时表明客户端到服务端的连接已经释放，不再接收客户端发的数据。但是因为TCP连接是全双工的，所以服务端仍旧可以发送数据给客户端。

第三次挥手：如果此时服务端还有数据没有给客户端发完则会继续发送，如果发送完毕则会向客户端发送连接断开请求，然后服务端便进入LAST-ACK状态。

第四次挥手：客户端收到服务端的断开请求后，向服务端发送确认应答，此时客户端进入TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL（MSL是Maximum Segment Lifetime英文缩写，中文译为“报文最大生存时间”），若该时间段内没有服务端的重发请求，就进入 CLOSED 状态。当服务端收到客户端的确认应答后，也进入CLOSED状态。

TCP有如下特点：

面向连接的

发送数据之前必须在两端建立连接，建立连接的方法是“三次握手”，这样能建立可靠的连接。

仅支持单播传输

每条TCP传输连接只能有两个端点，只能进行点对点的数据传输，不支持多播和广播传输方式。

面向字节流

TCP是在不保留报文边界的情况下以字节流方式进行传输。头部最少20个字节，最大60个字节。

传输可靠

判断丢包，误码靠的是TCP的段编号以及确认号。TCP为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端时包的按序接收。当接收端成功收到字节时会给发送端发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端在合理的往返时延（RTT，是Round-Trip Time的英文缩写）内未收到接收端发回的确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重新发送。