TCP与UDP

1.概念

TCP（传输控制协议）是面向连接、可靠的字节流服务，客户端与服务端交换数据之前，必须建立连接才能传输数据。

UDP（用户数据报协议）是一个简单的面向数据报的传输层协议，不提供可靠性，只是把应用程序传递给IP层的数据报发送出去，但不能保证能否顺利地到达目的地。

2.TCP和UDP区别

• 连接方面
  tcp面向连接，udp不需要连接；
• 可靠性
  tcp是可靠传输，一旦传输过程中丢包的话会进行重传；
  udp是不可靠传输，但会最大努力交付。
• 工作效率
  UDP实时性高，比TCP工作效率高。
• 是否支持多对多
  TCP是点对点的；
  UDP支持一对一，一对多，多对多。
• 首部大小
  TCP首部占20字节；
  UDP首部占8字节。

3.TCP和UDP的应用场景

TCP应用场景:
对数据传输可靠性要求较高的场景（例：文本传输、重要状态更新、登录数据传输），时数据传输性能让位于数据传输的完整性，可控制性和可靠性。

UDP应用场景:

• 面向数据报方式，客户端数量较多；
• 对数据安全姓无特殊要求，对响应速度要求高。

4.TCP和UDP的报头

TCP报头

UDP报头

5.TCP的三次握手和四次挥手

TCP三次握手

1.TCP服务器进程先创建传输控制模块（TCB），进入监听（lsiten）状态，等待客户端的连接请求；

2.TCP客户端创建TCB，向服务器发出连接请求报文，进入同步已发送（SYN-SENT）状态；
请求报文：【同部位 SYN=1，初始序列号 seq=x】

3.TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接则发出确认报文，进入同步收到（SYN-RCVD）状态；确认报文：【ACK=1，SYN=1，确认号ack=x+1，初始的序列号 seq=y】

4.TCP客户端收到确认后，返回TCP服务器确认，建立TCP连接，客户端进入已建立连接（ESTABLISHED）状态；确认报文【ACK=1，ack=y+1，自己序列号seq=x+1】

5.TCP服务器收到TCP客户端的确认后进入已建立连接（ESTABLISHED）状态，双方开始通信。

TCP四次挥手

1.客户端进程发出释放报文和数据报文首部，停止发送数据，进入终止等待1（FIN-WAIT-1）状态；释放报文【FIN=1，序列号seq=u】;

2.服务器收到连接的释放报文，发出确认报文，进入关闭（CLOSE-WAIT）状态；确认报文【ACK=1，ack=u+1，seq=v，】（这时处于半关闭状态，虽然客户端没有发送数据，但服务器如果要发送数据给客户端，客户端依然要接收）；

3.客户端接收到服务器的确认请求后，进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送释放报文；

4.服务器将数据发送完后，向客户端发送连接释放报文，服务器进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端确认；释放报文【FIN=1，ack=u+1，seq=w】

5.客户端收到服务器的连接最后释放报文后，发出确认，进入TIME-WAIT（时间等待）状态；确认报文【ACK=1，ack=w+1，seq=u+1】（此时TCP连接还未释放，必须等待2MSL（最长报文段寿命）的时间后，等客户端撤销相应的TCB后才进入CLOSED状态）；

6.服务器收到客户端发出的确认后，撤销TCB，立即进入CLOSED状态，结束TCP连接。

6.思考

当SYN=1报文段时，不能携带数据，且需要消耗一个序列号；在客户端进入已连接状态时，ACK报文段可以携带数据，不携带数据的话，就不用消耗序列号。
（1）为什么是三次握手（而不是二次）？
主要防止已经失效的连接请求报文又传回服务器，从而产生错误，两次握手机制会让客户端和服务器再次建立连接，导致不必要的错误和资源的浪费。
（2）TCP服务端先开始创建TCB，先结束TCP连接。
（3）为什么建立是三次握手，关闭连接是四次挥手在建立连接时，服务器在LISTEN状态下，收到客户端发来的SYN请求报文后，把ACK和SYN放在一个报文中返回给客户端；而在关闭连接时，服务端收到FIN报文时，仅代表客户端不再发送数据但还可以接收数据，而服务器也未将数据发送完毕，而服务器一般会将ACK和FIN分开发送，从而导致多了一次。