TCP/IP协议与UDP协议的区别

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TCP/IP协议与UDP协议的区别

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）

是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，只简单的描述下这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

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
   
   1. 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.

三次握手的特点

• 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建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次

1. 当主机A发送完数据后，将FIN置1，向主机B提出断开链接的请求；
   主机A告诉主机B：我没有数据发送给你了；你如果还有数据没有发送完，不必着急关闭，可以先发送数据；
2. 主机B收到FIN后对其做出响应，确认这一方向的TCP连接将关闭，将ACK置1； 主机B告诉主机A：你的请求我收到，但是没有准备好，请等待我的消息吧
3. 由B端提出反方向的请求，将FIN置1； 主机B告诉主机A：我这边没有数据了，准备关闭连接了；
4. 主机A对主机B的请求确认，将ACK置1，双方向的关闭
   主机A告诉主机B：知道了，可以关闭了，拜拜；

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

名词解释

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

为什么连接需要三次握手，而断开需要四次挥手

在收到连接请求时，服务端可以直接将 syn+ack同时回应给客户端，当收到关闭请求时，因为不确定是已经将数据发送完毕，所以先回应客户端，再确定数据是否发送完毕，然后确认可以关闭发送给客户端，故是四次挥手；

TCP的包头结构

• 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)
  

这样我们得出了TCP包头的最小长度，为20字节。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

1. UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
2. 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
3. UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
4. 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
5. UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。
6. 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。

UDP的包头结构

• 源端口 16位
• 目的端口 16位
• 长度 16位
• 校验和 16位

小结TCP与UDP的区别

1. 基于连接与无连接；
2. 对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；
3. UDP程序结构较简单；
   
   1. 流模式与数据报模式 ；
   2. TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

参考文章

　http://blog.csdn.net/whuslei/article/details/6667471/
　http://swiftlet.net/archives/1082
　http://www.cnblogs.com/bizhu/archive/2012/05/12/2497493.html