TCP UDP的区别，以及TCP三次握手四次挥手

UDP

1. 命名

User Datagram Protocol 用户数据报协议

2. 有无连接

随时发送数据，无需连接

3. 通信方式

单播、多播、广播

单播：一台主机给一台主机发送数据

多播：一台主机给多台主机中的一部分发送数据

广播：一台住距给多台主机所有发送数据

4. 对应用报文的处理

发送时直接添加首部。接收时直接除去首部。纯面向报文

5. 是否提供可靠的传输服务

​ 因无连接，提供的是不可靠服务。即，UDP 发送方不会在意误码、丢包，接收方不做任何处理，只管接受

优点：

1. 保证实时性。 网络直播、视频会议

6. 首部开销

UDP 头部包含了以下几个数据

• 源端口端口号（可选字段）（2字节）
• 目标端口 （2字节）
• 整个数据报文的长度 （2字节）
• 整个数据报文的检验和（IPv4 可选 字段），该字段用于发现头部信息和数据中的错误 （2字节）

TCP

1. 命名

Transmission Control Protocol 传输控制协议

2. 有无连接

三次握手建立连接 -> 数据传输 -> 四次挥手释放连接

3. 通信方式

单播

4. 对应用层报文的处理

1. 流程

   发送方将数据块分割并存储在缓存，根据策略提取一定量字节，添加首部发送。接收方提取TCP报文中的数据并存储在缓存，将缓存中一部分字节流交给应用进程。纯面向字节流。

2. 注意

   1. TCP 并不知道字节流的含义，因此接收方需要具备理解字节流的能力
   2. 发送方发送的数据块和和接收方接收的数据块，数量可能不等。如发送方将4个数据块，打包成2个发出
   3. TCP 可以同时双向传输

5. 是否提供可靠的传输服务

接收方收到并确认无误后，会给发送方返回一个确认报文。如果发送方没有收到确认报文，会进行超时重发，直到（事实上有上限次数）收到接收端的确认报文。

TCP 会严格控制传输的正确性，一旦有某一个数据对端没有收到，就会停止下来直到对端收到这个数据。

6. 首部开销

对于 TCP 头部来说，以下几个字段是很重要的

• 32位序号 Sequence number，这个序号保证了 TCP 传输的报文都是有序的，对端可以通过序号顺序的拼接报文
• 确认序号 Acknowledgement Number，这个序号表示数据接收端期望接收的下一个字节的编号是多少，同时也表示上一个序号的数据已经收到
• 窗口大小Window Size，表示还能接收多少字节的数据，用于流量控制

• 标识符

  • URG=1：该字段为一表示本数据报的数据部分包含紧急信息，是一个高优先级数据报文，此时紧急指针有效。紧急数据一定位于当前数据包数据部分的最前面，紧急指针标明了紧急数据的尾部。
  • ACK=1：确认标志位， 该字段为一表示确认序号字段有效。此外，TCP 还规定在连接建立后传送的所有报文段都必须把 ACK 置为一。
  • PSH=1：该字段为一表示接收端应该立即将数据 push 给应用层，而不是等到缓冲区满后再提交。
  • RST=1：该字段为一表示当前 TCP 连接出现严重问题，可能需要重新建立 TCP 连接，也可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。
  • SYN=1：请求或应答标志位，当SYN=1，ACK=0时，表示当前报文段是一个连接请求报文。当SYN=1，ACK=1时，表示当前报文段是一个同意建立连接的应答报文。
  • FIN=1：结束标志位，该字段为一表示此报文段是一个释放连接的请求报文。

7. 三次握手

1. 第一次：客户端 -> 服务端

   包含字段	字段值	说明
   随机生成 Sequence number	随机生成 假设 10000	返回 Seq 需从10000开始
   SYN 标志位	1

2. 第二次：服务端 -> 客户端

   包含字段	字段值	说明
   Sequence	假设 20000
   SYN 标志位	1
   ACK 标志位	1	确认消息有效
   确认序号 Acknowledgement	12345	确认序号段有效

   客户端：已经知道我发送的消息，服务端可以收到

   服务端：不知道我发送的消息，客户端是否可以收到

3. 第三次：客户端 -> 服务端

   包含字段	字段值	说明
   ACK 标志位	1
   确认序号 Acknowledgement	20001

整个过程叫双工

8. 四次挥手

1. 客户端 -> 服务端

   包含字段	字段值	说明
   FIN	1
   Sequence	25368

2. 服务端 -> 客户端

   包含字段	字段值	说明
   Acknowledgement	25639
   ACK	1

   服务端首先响应客户端断开请求，可能这时候有别的数据请求正在处理

3. 服务端 -> 客户端

   包含字段	字段值	说明
   Sequence	10568
   FIN	1

   客户端知道，可以断开了

4. 客户端 -> 服务端

   包含字段	字段值	说明
   ACK	1
   Acknowledge	20569

   服务端知道，可以断开了

​ TCP/IP 协议是传输层的一个面向连接的安全可靠的一个传输协议，三次握手的机制是为了保证能建立一个安全可靠的连接，那么第一次握手是由客户端发起，客户端会向服务端发送一个报文，在报文里面：SYN标志位置为1，表示发起新的连接。当服务端收到这个报文之后就知道客户端要和我建立一个新的连接，于是服务端就向客户端发送一个确认消息包，在这个消息包里面：ack标志位置为1，表示确认客户端发起的第一次连接请求。以上两次握手之后，对于客户端而言：已经明确了我既能给服务端成功发消息，也能成功收到服务端的响应。但是对于服务端而言：两次握手是不够的，因为到目前为止，服务端只知道一件事，客户端发给我的消息我能收到，但是我响应给客户端的消息，客户端能不能收到我是不知道的。所以，还需要进行第三次握手，第三次握手就是当客户端收到服务端发送的确认响应报文之后，还要继续去给服务端进行回应，也是一个ack标志位置1的确认消息。通过以上三次连接，不管是客户端还是服务端，都知道我既能给对方发送消息，也能收到对方的响应。那么，这个连接就被安全的建了。

UDP 和 TCP 区别

-	UDP	TCP
命名	User Datagram Protocol 用户数据报协议	Transmission Control Protocol 传输控制协议
有无连接	随时发送数据，无需连接	三次握手建立连接 -> 数据传输 -> 四次挥手释放连接
通信方式	单播、多播、广播	单播
对应用层报文的处理	发送时直接添加首部。接收时直接除去首部。纯面向报文	发送方将数据块分割并存储在缓存，根据策略提取一定量字节，添加首部发送。接收方提取TCP报文中的数据并存储在缓存，将缓存中一部分字节流交给应用进程。纯面向字节流。
是否提供可靠的传输服务	因无连接，提供的是不可靠服务。即，UDP 发送方不会在意误码、丢包，接收方不做任何处理，只管接受	接收方收到并确认无误后，会给发送方返回一个确认报文。如果发送方没有收到确认报文，会进行超时重发，直到（事实上有上限次数）收到接收端的确认报文。
首部开销	四个字段，每个字段2字节。共8字节	由于 TCP 需要实现可靠传输、流量控制和拥塞控制等服务，首部比较复杂。TCP 的首部包括 20 字节的固定首部，以及最多 40 字节的拓展首部

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References

计算机网络面试必考点：TCP 和 UDP

【深度讲解+面试回答】tcp/ip协议三次握手、四次挥手，通俗易懂，