TCP UDP

从专业的角度说,TCP的可靠保证,是它的三次握手机制,这一机制保证校验了数据,保证了他的可靠性。而UDP就没有了,所以不可靠。不过UDP的速度是TCP比不了的,而且UDP的反应速度更快,QQ就是用UDP协议传输的,HTTP是用TCP协议传输的,不用我说什么,自己体验一下就能发现区别了。再有就是UDP和TCP的目的端口不一样(这句话好象是多余的),而且两个协议不在同一层,TCP在三层,UDP不是在四层就是七层。
TCP/IP协议介绍
TCP/IP的通讯协议
这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构,为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行,部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议(例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口)之上。确切地说,TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议,UDP(User Datagram Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)协议和其他一些协议的协议组。
TCP/IP整体构架概述
TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为:
应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。
传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。
互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。
网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。
TCP/IP中的协议
以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能,都是如何工作的:
1. IP
网际协议IP是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议。
IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。
高层的TCP和UDP服务在接收数据包时,通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说,IP地址形成了许多服务的认证基础,这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项,叫作IP source routing,可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说,使用了该选项的IP包好象是从路径上的最后一个系统传递过来的,而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的,说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么,许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。
2. TCP
如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。
TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。
面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。
3.UDP
UDP与TCP位于同一层,但对于数据包的顺序错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询---应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网落时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。
欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易,因为UDP没有建立初始化连接(也可以称为握手)(因为在两个系统间没有虚电路),也就是说,与UDP相关的服务面临着更大的危险。
4.ICMP
ICMP与IP位于同一层,它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径,而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外,如果路径不可用了,ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。
5. TCP和UDP的端口结构
TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系,例如,一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态,等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息,服务进程读出信息并发出响应,客户程序读出响应并向用户报告。因而,这个连接是双工的,可以用来进行读写。
两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢?TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认:
源IP地址 发送包的IP地址。
目的IP地址 接收包的IP地址。
源端口 源系统上的连接的端口。
目的端口 目的系统上的连接的端口。
端口是一个软件结构,被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的,因为在建立与特定的主机或服务的连接时,需要这些地址和目的地址进行通讯。
03-08
### TCPUDP 协议的区别 #### 面向连接与否 TCP是一种面向连接的协议,这意味着在两个端点之间传输数据之前必须先建立连接[^2]。相比之下,UDP是无连接的,在发送数据前无需预先设置连接,这使得UDP更加轻量级和快速。 #### 可靠性 对于可靠性方面,TCP提供可靠的数据传输服务,它确保所传送的信息能够按序到达目的地,并且会重传丢失或损坏的数据包。而UDP则不具备这种保障机制,其设计目标是在尽力而为的基础上传递数据,因此可能会出现丢包现象,也不保证消息顺序[^3]。 #### 性能表现 由于TCP具有复杂的握手过程以及拥塞控制等功能来维持稳定性和准确性,所以在某些情况下它的性能可能不如UDP高效。相反地,因为UDP省去了这些额外的操作步骤,所以它可以实现更快捷的数据交换,尤其适合那些对延迟敏感的应用场合[^1]。 #### 数据处理方式 TCP采用的是字节流的方式来进行通信,即把应用程序交给TCP层的数据看作是一连串无结构的字节序列;而UDP则是以报文的形式进行封装并直接转发给对方主机上的特定进程。 ### 应用场景对比 #### 基于TCP的应用实例 - **Web浏览**:当用户利用浏览器访问网站时,HTTP(S)请求通常是经由TCP通道完成的,以此确保存取到完整的页面内容。 - **邮件系统**:无论是SMTP用于发送邮件还是IMAP/POP3负责接收邮件,它们都是依赖于TCP所提供的安全可靠的传输特性。 - 文件下载工具如FTP客户端也会选择TCP作为底层通讯手段之一,从而保护重要文档免受中途篡改的风险。 #### 使用UDP的情况 - 实时多媒体播放器往往倾向于选用UDP而非TCP,这是因为前者允许视频帧偶尔缺失而不影响整体观看体验,同时还能减少缓冲时间带来的不便感。 - DNS查询属于另一类典型例子——尽管单次解析失败可能导致短暂的服务中断,但从全局来看却有助于加快整个互联网寻址的速度。 - 游戏行业同样偏爱UDP,特别是在多人在线竞技游戏中,较低延迟能够显著提升玩家之间的互动流畅度。 ```python import socket def create_tcp_socket(): tcp_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) return tcp_sock def create_udp_socket(): udp_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) return udp_sock ```
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