一看就懂系列之 超级详解TCP与UDP
前言
今天突然发现有同事反馈一个简单的接口超时，查了xhprof发现php的gethostbyname函数竟然跑了5s，吓了一跳，然后查相关资料查着查着就查歪了，突然想到TCP和UDP的区别，这个面试经常被问到的题目，貌似我没有收藏，本来想捡现成的，因为这个问题很古老了，但是没有让我想收藏的。还是自己动手搞一篇好了。
正文
以下几个方面来解释TCP与UCP的区别
1.TCP协议和UCP协议与TCP/IP协议的联系
2.TCP的概念与其传输过程
3.UDP的概念与其传输过程
4.TCP和UCP的区别
TCP协议和UCP协议与TCP/IP协议的联系
说到这个问题，有的人会犯糊涂，认为TCP/IP协议与UDP协议是一个层级的。这是错的。
TCP/IP协议是UDP和TCP的干爹。
TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议。UDP只是其中的一个。之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP,IP协议是两个很重要的协议，就用他两命名了。
TCP的概念与其传输过程
名词解释
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的协议。
关键图
流程解释
TCP三次握手过程
1 主机A通过向主机B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ,向主机B 请求建立连接,通过这个数据段,
主机A告诉主机B 两件事:我想要和你通信;你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我.
2 主机B 收到主机A的请求后,用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,也告诉主机A两件事:
我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我
3 主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B 的数据段:"我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了
这样3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据了.
(没有应用层的数据，SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1，握手完成后SYN标志位被置0)
TCP死次挥手过程
1 当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求
2 主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1
3 由B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1
4 主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束.
由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端
和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础
ACK TCP报头的控制位之一,对数据进行确认.确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段都收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保证数据的完整性.
SYN 同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1
FIN 发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置1
图来自这篇，这篇讲的也很详细
包头结构
| 内容 | 位数 |
|---|---|
| 源端口 | 16位 |
| 目标端口 | 16位 |
| 序列号 | 32位 |
| 回应序号 | 32位 |
| TCP头长度 | 4位 |
| reserved | 6位 |
| 控制代码 | 6位 |
| 窗口大小 | 16位 |
| 偏移量 | 16位 |
| 校验和 | 16位 |
| 选项 | 32位(可选) |
得出：TCP包头的最小长度，为20字节
UDP的概念与其传输过程
名词解释
UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是一个非连接的协议。
流程图
流程解释
由于不需要建立连接，所以不断往对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来。
(ping操作就是这个原理，中间会有丢包情况)
UDP的关键点
1.UDP传送数据的速度受到以下因素影响.
a.应用程序生成数据的速度
b.源端和终端主机性能的限制
c.传输带宽的限制
2.由于不需要维护连接状态，故一台服务器可向多个客户端传输相同数据。
一对多的关系，而TCP是一对一
3.UDP是面向报文的
发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。
包头结构
| 内容 | 位数 |
|---|---|
| 源端口 | 16位 |
| 目标端口 | 16位 |
| 长度 | 16位 |
| 校验和 | 16位 |
得出：UDP包头的最小长度，为8字节
TCP和UCP的区别
| 角度 | TCP | UCP |
|---|---|---|
| 是否连接 | 面向连接(发送数据前需要建立连接) | 无连接(发送数据无需连接) |
| 是否丢包重试 | 实现了数据传输时各种控制功能，可以进行丢包的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制 | 不会进行丢包重试，也不会纠正到达的顺序 |
| 模式 | 流模式(面向字节流) | 数据报模式(面向报文) |
| 对应关系 | 一对一 | 支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信 |
| 头部开销 | 最小20字节 | 只有8字节 |
| 可靠性 | 全双工非常可靠、无差错、不丢失、不重复、且按序到达 | 不保证可靠交付，不保证顺序到达 |
| 拥塞控制 | 有控制 更多详情 | 有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等） |
| 资源要求 | TCP程序结构较复杂，较多 | UDP程序结构简单，少 |
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