前端面试笔记1：TCP 和 UDP(三次握手和四次挥手)

TCP 和 UDP

对于 TCP协议和 UDP协议大家肯定都有所耳闻，我们浏览网页、收看视频和软件聊天都是通过这两种协议来进行数据传输的。那么它们是如何工作的，这两种协议又有什么区别呢？

TCP协议和UDP协议的工作原理

TCP 协议和 UDP 协议都工作在传输层，它们的目标都是在程序之间传输数据。数据可以是文本文件、可以是视频也可以是图片，对于这两种协议来说都是一堆二进制数。那么它们之间的区别在哪里呢？

TCP 和 UDP 协议的最大的区别是一个基于连接一个基于非连接。

基于连接和基于非连接的区别在于能否得到及时的反馈，并且知道对方是否接收到了信息。

TCP 协议的工作原理

三次握手

三次握手是建立连接的过程。

当客户端向服务端发起连接时，会向服务端先发一包连接请求数据，过去询问一下，能否与你建立连接，这包数据我们称为 SYN 包。如果对端同意连接，则回复一包 SYN + ACK 包，客户端收到之后回复一包 ACK 包，连接建立。

因为这个过程中互相发送了三包数据，所以称为三次握手。

为什么是三次握手而不是两次握手就建立连接？

就是为了解决网络信道不可靠的问题，为了在不可靠的信道上建立可靠的连接。

举个形象的例子：

三次握手：

A：是B吗？我要跟你通信，听的到我说话吗？

B：可以听到，你听的到我说话吗？

A：我也听的到。连接建立。

四次挥手

处于连接状态的客户端和服务端都可以发起关闭连接状态的请求。此时需要四次挥手来进行连接关闭。

假设客户端主动发起关闭连接请求，它需要向服务端发起一包 FIN 包。表示要关闭连接，自己进入终止等待1状态。这是第一次挥手。

服务端收到 FIN 包，回复一包 ACK 包，表示自己进入了关闭等待状态。客户端进入终止等待2状态。这是第二次挥手。

服务端此时还可以发送未发送的数据，而客户端还可以接收数据。

待服务端发送完数据之后，发送一包 FIN 包，进入最后确认状态。这是第三次挥手。

客户端收到之后，回复 ACK 包，进入超时等待状态。经过超时时间后关闭连接。而服务端收到 ACK 包后立即关闭连接。这是第四次挥手。

客户端需要进入超时等待时间是为了保证服务端能收到 ACK 包。

同样举个形象的例子：

四次挥手：

A：困了，在干嘛？

B：在刷视频。

B：你要睡了吗？

A：对，晚安。（看到消息安心入睡）

UDP 协议的工作原理

UDP 协议是非连接的，发送数据就是简单的把数据包封装一下，然后从网卡发出去就可以了。数据包之间并没有状态上的联系。

正因为 UDP 这种简单的处理方式，导致其性能损耗非常少。对于 CPU 内存资源的占用也远小于 TCP 。但是对于网络传输过程中产生的丢包，UDP 协议并不能保证。所以 UDP 在传输稳定性上要弱于 TCP 。

TCP 和 UDP 的主要区别

TCP 传输数据稳定可靠，适用于对网络通讯质量要求较高的场景。

UDP 的优点是速度快。但是可能产生丢包，所以适用于对实时性要求较高，但是对少量丢包并没有太大要求的场景。比如语音通话，视频直播等。

UDP 还有一个应用场景就是隧道网络。比如我们常用的 VPN 就是隧道网络。