TCP三次握手、四次挥手及UDP详解

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UDP

概念

用户数据协议 UDP（User Datagram Protocol），提供无连接的数据传输服务。

应用场景

即时通信，比如： 语音、视频 、直播等

TCP

概念

传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol），提供面向连接的，可靠的数据传输服务。

应用场景

文件传输、发送和接收邮件、远程登录等

三次握手

过程

为什么要进行“三次”握手？

因为两次握手只能保证单向连接是畅通的。只有经过第三次握手，才能确保双向都可以接收到对方的发送的数据。

第二次传回了 ACK，为什么还要传回 SYN？

服务端传回 ACK 是为了告诉客户端，接收到的信息确实就是客户端所发送的信号，这表明从客户端到服务端的通信是正常的，而回传 SYN 则是为了建立并确认从服务端到客户端的通信。

四次挥手

过程

为什么要进行“四次”挥手？

因为要确保服务端和客户端都停止发送数据。

为什么最后一次需等待2MSL（TIME_WAIT）？

MSL：最大分段寿命，表示一个 TCP 分段可以存在于互联网系统中的最大时间。

1、保证客户端发的报文到达服务端且若失败可重发。
2、确保所有旧数据消失，新的连接中不会存在旧的请求。

为什么会出现大量 CLOSE_WAIT 的现象？

在对方已经发送 FIN 后，由于服务器自己及时没有发送 ACK 确认，程序无法检测关闭，此时一直保持连接状态无法关闭，因此出现 close_wait 。
解决：检测出对方已经关闭的 socket 并关闭。
1、代码需要判断 socket，一旦读到 0，就断开连接，read返回负，检查一下error，如果不是AGAIN，就断开连接。
2、给每个 socket 添加一个时间戳，定期检查所有时间戳，如果时间戳与当前时间的差值超过一定阈值，即关闭此连接。

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TCP 和 UDP 的区别

协议	是否可靠	是否面向连接	传输效率	传输形式	通信	首部字节
TCP	是	是	慢	字节流	一对一	20字节
UDP	否	否	快	报文	各种形式	8字节

为什么 TCP 是面向连接的？

因为 TCP 在数据传输之前会先建立连接，即三次握手。

为什么 TCP 是可靠的？

1、校验和： TCP 的检验和是为了检测数据在传输过程中的任何变化。如果检验和有差错，TCP 将丢弃这个报文段。
2、TCP 的接收端会丢弃重复数据。
3、流量控制： TCP 的接收端只允许发送端发送缓冲区能接纳的数据，防止丢包。（TCP 利用滑动窗口实现流量控制）
4、拥塞控制： 当网络拥塞时，减少数据的发送。
5、ARQ（自动重发请求）协议： 每发完一个分组就停止发送，等待对方确认，在收到确认后再发下一个分组。
6、超时重传： 当 TCP 发出一个段后，它会启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。

如何使 UDP 做到可靠传输？

在应用层模仿传输层 TCP 的可靠传输性。
1、添加 seq/ack 机制，确保数据发送到端。
2、添加发送和接收缓冲区。
3、添加超时重传机制。

参考文章：https://blog.youkuaiyun.com/meism5/article/details/90414236