传输层协议（ TCP 和 UDP）和应用详解（含三次握手和四次挥手原理），我的天，超详细！！！
文章目录
- 前言：
- 一、TCP协议介绍
- 二、TCP报文格式
- 2.1、TCP报文段
- 2.2、TCP报文段格式
- 2.3、TCP协议端口和功能
- 三、TCP连接——三次握手
- 3.1、第一握手
- 3.2、第二次握手
- 3.3、第三次握手
- 3.4、总结
- 四、TCP四次挥手
- 4.1、第一次挥手
- 4.2、第二次挥手
- 4.3、第三次挥手
- 4.4、第四次挥手
- 4.5、半关闭
- 五、UDP协议介绍
- 5.1、UDP协议
- 5.2、UDP报文的首部格式
- 5.3、UDP协议端口和功能
- 六、TCP和UDP的区别
前言：
TCP/IP协议簇的传输层协议主要有两个，TCP(Transimission Control Protocol，传输控制协议)和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）
一、TCP协议介绍
TCP是面向连接的，可靠的进程到进程通信的协议。
TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输，每一个TCP都有发送缓存和接收缓存，用来临时存储数据。
二、TCP报文格式
2.1、TCP报文段
TCP将若干个字节构成一个分组，成为报文段。
TCP报文段封装在IP数据报中。
2.2、TCP报文段格式
源端口号：16位字段，为发送方进程对应的端口号。
目标端口号：16位字段，对应的是接收端的进程，接收端收到数据后，根据这个端口号来确定吧这个数据送给哪个应用程序的进程。
序号：当TCP从进程接收数据字节时，就把他们存储在发送缓存中，并对每一个字节进行编号。
确认号：确认号是对发送端的确认信息。用它来告诉发送端这个序号之前的数据段都已经收到。如确认号是X，就表示前X-1个数据段都已经收到。
首部长度：一般是20字节，最大可以扩展为60字节。用它可以确定首部数据结构的字节长度。
保留：作为今后扩展功能使用，现在还没有使用到。
控制位：这六位作用很重要，TCP的连接，传输和断开都受这六个控制位的指挥。各位的含义如下。
URG：紧急指针有效位。只有0和1，1表示指针开启。数据传输时，先放在缓存（内存）中，临时保存起来，紧急指针位是指可以在内存中优先提取数据。
PSH：标志位=1时要求接收方尽快将数据段送达应用层。即PSH=1时，不经过缓存，直接将数据段送达应用层。优先级高于URG。
ACK：确认位。只有当ACK=1时，确认序列号才有效。当ACK=0时，确认序列号字段无效。
SYN：连接位。同步序号位，TCP需要建立连接时将这个值设置为1.谁提出建立连接请求，谁把SYN设为1.
FIN：断开连接标识。发送端完成发送任务位，当TCP完成数据传输需要断开连接时，提出断开连接的一方将这个值设置为1.
RST：重新建立连接TCP连接时使用。，当RST=1时，通知重新建立TCP连接。
窗口大小：用于说明本地可接收数据段的数目，窗口大小是可变的。当网络通畅是窗口值变大可以加快传输速度，当网络不稳定时减小这个值可以保证网络数据的可靠传输。TCP协议中的流量控制机制就是依靠变化窗口值的大小实现的。
校验和：用来做差错控制。在发送TCP数据段时，由发送端计算校验和，到达目的地时再进行一次校验和计算。若两次校验和一致，则说明数据基本是正确的，否则将认为数据已被破坏，接收端将丢弃数据。
紧急指针：和URG配合使用，当URG=1时有效。
选项：在TCP首部可以有多达40字节的可选信息。
2.3、TCP协议端口和功能
三、TCP连接——三次握手
3.1、第一握手
建立连接过程：PC1发送建立连接请求，SYN标志位设为1.
3.2、第二次握手
这一次握手实际上分为两部分来完成。
第一部分：PC2收到PC1的请求，向PC1回复一个确认信息，此过程的典型标志就是TCP的ACK控制位为1。且确认序列号是PC1的初始序列号加1.
第二部分：PC2收到请求后需要回复。即PC2也向PC1发送建立连接的请求，此过程的典型标志和第一次握手一样，即TCP的SYN控制位为1.
为了提高效率，一般将这里两个部分合并在一个数据包里实现。
3.3、第三次握手
PC1收到了PC2的回复（包含请求和确认），此时需要向PC2回复一个确认信息，此过程的典型标志就是TCP的ACK控制位为1.且确认序列号是PC2的初始序列号加1.
此时就完成了三次握手。
3.4、总结
三次握手的过程：
1、发送方向接收方发送SYN请求。
2、接收到接收到此请求后会主动回复一个ACK，并且同时也发送一个SYN请求。
3、发送方接收到接收方发来的SYN请求后，给出一个ACK确认。
四次断开的过程：
1、发送方向接收方发送一个FIN请求。
2、接收方收到此请求后给出一个ACK确认。
3、接收方发送一个FIN请求给发送方。
4、发送方收到接收方的FIN请求后，回复一个ACK
四、TCP四次挥手
参加数据交换的双方中的任何一方（客户和服务器）都可以关闭连接。TCP断开连接分四步，也称为四次挥手。
4.1、第一次挥手
PC1发送 FIN 和 ACK 控制位为1的TCP报文段给PC2.
FIN：断开连接标识，提出断开连接的一方将这个值设为1.
ACK：ACK=1，表示确认序列号字段有效。
4.2、第二次挥手
PC2收到PC1的信息，开始回复。
PC2 回复 ACK=1 的 TCP 报文段给 PC1。
4.3、第三次挥手
PC2现在开始主动发送消息给PC1，发送 FIN=1，ACK=1 的报文段给PC1.
即PC2也发消息给PC1，FIN=1，我（也）要和你断开连接。ACK=1，确认序列号字段有效。
4.4、第四次挥手
PC1收到 PC2 的消息，回复ACK=1 的TCP报文段。
ACK=1，确认PC2 发给 PC1 的序列号字段有效。
4.5、半关闭
PC2可以给PC1发数据，但是PC1接收不了数据，因为PC1已经关门了，FIN=1；
反观PC1却可以给PC2发送数据，PC2也可以接收到PC1的数据，因为PC2此时还没有关门
五、UDP协议介绍
5.1、UDP协议
UDP缺点：是一个无连接，不保证可靠性的传输层协议，也就是说发送端不关心发送的数据是否达到目标主机，数据是否出错等，收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障。
UDP优点：UDP的首部结构简单，在数据传输时能实现最小的开销。
5.2、UDP报文的首部格式
UDP在实际工作中的应用范围很广，例如，聊天工具QQ在发送短消息时就使用了UDP的方式。
5.3、UDP协议端口和功能
TFTP：简单文件传输协议，速度快。
RPC:：远程过程调用。同步传输数据的时候会用到。
2、UDP报文的首部格式
UDP在实际工作中的应用范围很广，例如，聊天工具QQ在发送短消息时就使用了UDP的方式。
六、TCP和UDP的区别
TCP：可靠的，面向连接的传输层协议。主要他有三次握手，四次挥手、窗口滑动、数据分段、数据重组、数据重传机制保证数据的可靠性。
UDP：不可靠的，面向无连接的传输层协议。它没有什么机制保证数据的可靠性，当数据量非常庞大时可以通过此协议来保证数据的高效低延时。