TCP与UDP的区别
UDP |
TCP |
|
是否连接 |
无连接 |
面向连接 |
是否可靠 |
不可靠传输，不使用流量控制和拥塞控制 |
可靠传输，使用流量控制和拥塞控制 |
连接对象个数 |
支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信 |
只能是一对一通信 |
传输方式 |
面向报文 |
面向字节流 |
首部开销 |
首部开销小，仅8字节 |
首部最小20字节，最大60字节 |
适用场景 |
适用于实时应用（IP电话、视频会议、直播等） |
适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输 |
TCP头结构
- 序列号（seq）：在建⽴连接时由计算机⽣成的随机数作为其初始值，通过 SYN 包传给接收端主机，每发送⼀次数据，就 「累加」⼀次该「数据字节数」的⼤⼩。⽤来解决⽹络包乱序问题
- 建⽴⼀个 TCP 连接是需要客户端与服务器端达成上述三个信息的共识。
- Socket：由 IP 地址和端⼝号组成
- 序列号：⽤来解决乱序问题等
- 窗⼝⼤⼩：⽤来做流量控制
- tcp四元组可以唯一的确定一个连接
- 源地址
- 源端口
- 目的地址
- 目的端口
TCP三次握手
- 客户端向服务端发送SYN位置为1的包并初始化序列号seq_num置为TCP包首部的序号中，客户端处于SYN-SENT 状态
- 客户端会随机初始化序号（ client_isn ），将此序号置于 TCP ⾸部的「序号」字段中，同时把 SYN 标志位 置为 1 ，表示 SYN 报⽂。
- 接着把第⼀个 SYN 报⽂发送给服务端，表示向服务端发起连接，该报⽂不包含应 ⽤层数据，之后客户端处于 SYN-SENT 状态。
- 服务端收到SYN包并确认，返回SYN、ACK、ack_num=服务端seq_num+1、seq_num=随机生成seq序列号
- 服务端收到客户端的 SYN 报⽂后，⾸先服务端也随机初始化⾃⼰的序号（ server_isn ），将此序号填⼊ TCP ⾸部的「序号」字段中，其次把 TCP ⾸部的「确认应答号」字段填⼊ client_isn + 1 , 接着把 SYN 和 ACK 标志位置为 1 。最后把该报⽂发给客户端，该报⽂也不包含应⽤层数据，之后服务端处于 SYN-RCVD 状态
- 客户端收到服务端发送的SYN+ACK后返回ACK，完成三次握手
- 客户端收到服务端报⽂后，还要向服务端回应最后⼀个应答报⽂，⾸先该应答报⽂ TCP ⾸部 ACK 标志位置为 1 ，其次「确认应答号」字段填⼊ server_isn + 1 ，最后把报⽂发送给服务端，这次报⽂可以携带客户到 服务器的数据，之后客户端处于 ESTABLISHED 状态。 服务器收到客户端的应答报⽂后，也进⼊ ESTABLISHED 状态。
- 第三次握⼿是可以携带数据的，前两次握⼿是不可以携带数据的
TCP为什么是三次而不是两次或四次
- 避免资源浪费
- 如果两次建立连接，如果客户端发送连接请求因为网络延迟未到达，过一会重发一次，到达服务端建立成功，传输数据后断开，如果之前网络延迟的请求这时到达了服务端，那么服务端返回ack后则会进入链接状态，浪费资源。
- 避免历史连接
- 如果是两次握⼿连接，就不能判断当前连接是否是历史连接，三次握⼿则可以在客户端（发送⽅）准备发送第三次 报⽂时，客户端因有⾜够的上下⽂来判断当前连接是否是历史连接：
- 如果是历史连接（序列号过期或超时），则第三次握⼿发送的报⽂是 RST 报⽂，以此中⽌历史连接；
- 如果不是历史连接，则第三次发送的报⽂是 ACK 报⽂，通信双⽅就会成功建⽴连接
- 同步序列号
- 客户端发送的seq与服务端返回的seq都要保证对方已收到
TCP四次挥手
- 客户端打算关闭连接，此时会发送⼀个 TCP ⾸部 FIN 标志位被置为 1 的报⽂，也即 FIN 报⽂，之后客户 端进⼊ FIN_WAIT_1 状态。
- 服务端收到该报⽂后，就向客户端发送 ACK 应答报⽂，接着服务端进⼊ CLOSED_WAIT 状态。
- 客户端收到服务端的 ACK 应答报⽂后，之后进⼊ FIN_WAIT_2 状态。
- 等待服务端处理完数据后，也向客户端发送 FIN 报⽂，之后服务端进⼊ LAST_ACK 状态。
- 客户端收到服务端的 FIN 报⽂后，回⼀个 ACK 应答报⽂，之后进⼊ TIME_WAIT 状态
- 服务器收到了 ACK 应答报⽂后，就进⼊了 CLOSED 状态，⾄此服务端已经完成连接的关闭。
- 客户端在经过 2MSL(最大报文存活时间) ⼀段时间后，⾃动进⼊ CLOSED 状态，⾄此客户端也完成连接的关闭。
TCP为什么在TIME_WAIT 等待的时间是 2MSL（2*最大报文存活时间）
- ⽹络中可能存在来⾃发送⽅的数据包，当这些发送⽅的数据包 被接收⽅处理后⼜会向对⽅发送响应，所以⼀来⼀回需要等待 2 倍的时间。
- 2MSL 的时间是从客户端接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的。如果在 TIME-WAIT 时间内，因为客户端的 ACK 没 有传输到服务端，客户端⼜接收到了服务端᯿发的 FIN 报⽂，那么 2MSL 时间将重新计时。
TCP为什么要四次挥手
- 关闭连接时，客户端向服务端发送 FIN 时，仅仅表示客户端不再发送数据了但是还能接收数据。
- 服务器收到客户端的 FIN 报⽂时，先回⼀个 ACK 应答报⽂，⽽服务端可能还有数据需要处理和发送，等服 务端不再发送数据时，才发送 FIN 报⽂给客户端来表示同意现在关闭连接
- 服务端通常需要等待完成数据的发送和处理，所以服务端的 ACK 和 FIN ⼀般都会分开发送， 从⽽⽐三次握⼿导致多了⼀次
