TCP和UDP

TCP

TCP是Transmission Control Protocol的缩写,也就是传输控制协议。它是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的[传输层]通信协议。主要解决数据如何在网络中如何传输的,是一种长连接。建立一个TCP连接需要有三次握手,而终止一个TCP连接需要有4次握手,这是由TCP的半关闭(half-close)造成的。TCP包头的最小长度为20字节。

建立连接的三次握手

第一次握手:客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。

TCP一旦连接起来,在客户端和服务端任何一方主动关闭连接之前,TCP连接都将被一直保持下去。

断开连接时,服务器和客户端都可以主动发起断开TCP连接的请求。

简单来说,第一次握手就是客户端向服务器问我可以发送数据吗;第二次握手就是服务器回答说可以;第三次握手就是客户端向服务器说那我要开始发送数据了,此时客户端和服务器都准备好传输数据了,三次握手就完成了。

断开连接的四次握手

(1) 某个应用进程首先调用close,称该端执行“主动关闭”(active close)。该端的TCP于是发送一个FIN分节,表示数据发送完毕。

(2) 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”(passive close),这个FIN由TCP确认。

注意:FIN的接收也作为一个文件结束符(end-of-file)传递给接收端应用进程,放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后,因为,FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。

(3) 一段时间后,接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。

(4) 接收这个最终FIN的原发送端TCP(即执行主动关闭的那一端)确认这个FIN。

既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK,因此通常需要4个分节

UDP

UDP是User Datagram Protocol的缩写,也就是用户数据报协议。它与TCP相对应,是一种面向无连接的、不可靠的数据报传输协议,即不与对方建立连接,就直接就把数据包发送过去,因此缺乏可靠性。由于缺乏可靠性,UDP应用一般必须允许一定量的丢包、出错和复制。

UDP简单总结起来就是下面的几点:

(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。

我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常,其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送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,那么网络就是通的。

TCP与UDP的区别

(1)TCP是需要连接的传输协议(长连接),UDP是不需要连接的传输协议;

(2)TCP对系统资源要求较多,UDP要求较少;

(3)TCP的程序结构较复杂,UDP程序结构较简单;

(4)TCP是流模式,UDP是数据报模式 ;

(5)TCP保证数据正确性,UDP可能丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证。

HTTP是HyperText Transfer Protocol的缩写,也就是超文本传输协议。HTTP是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

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