TCP和UDP
TCP（传输控制协议）
1. 特点
• 面向连接：通信前需要建立连接，通信后需要释放连接。
• 可靠传输：通过确认机制、重传机制、流量控制和拥塞控制确保数据可靠传输。
• 有序传输：数据按发送顺序到达接收方。
• 面向字节流：将数据视为无结构的字节流，不保留消息边界。
• 适用场景：对可靠性要求高的应用，如 HTTP、FTP、SMTP 等。
2. TCP 三次握手（建立连接）
三次握手用于确保客户端和服务器双方都准备好通信。
过程：
-
第一次握手（SYN=1, seq=x）
• 客户端向服务器发送 SYN 报文，请求建立连接，并随机生成一个初始序列号x。
• 客户端进入SYN_SENT状态。 -
第二次握手（SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1）
• 服务器收到 SYN 报文后，向客户端发送 SYN+ACK 报文，确认客户端的请求，并随机生成一个初始序列号y。
• 服务器进入SYN_RCVD状态。 -
第三次握手（ACK=1, seq=x+1, ack=y+1）
• 客户端收到 SYN+ACK 报文后，向服务器发送 ACK 报文，确认服务器的响应。
• 双方进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。
图示：
Client Server
| |
| SYN, seq=x |
| -----------------------------> |
| |
| SYN+ACK, seq=y, ack=x+1 |
| <----------------------------- |
| |
| ACK, seq=x+1, ack=y+1 |
| -----------------------------> |
| |
3. TCP 四次挥手（释放连接）
四次挥手用于确保双方都同意关闭连接。
过程：
-
第一次挥手（FIN=1, seq=u）
• 客户端向服务器发送 FIN 报文，请求关闭连接。
• 客户端进入FIN_WAIT_1状态。 -
第二次挥手（ACK=1, seq=v, ack=u+1）
• 服务器收到 FIN 报文后，向客户端发送 ACK 报文，确认客户端的关闭请求。
• 服务器进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_WAIT_2状态。 -
第三次挥手（FIN=1, seq=w, ack=u+1）
• 服务器向客户端发送 FIN 报文，请求关闭连接。
• 服务器进入LAST_ACK状态。 -
第四次挥手（ACK=1, seq=u+1, ack=w+1）
• 客户端收到 FIN 报文后，向服务器发送 ACK 报文，确认服务器的关闭请求。
• 客户端进入TIME_WAIT状态，等待 2MSL（最大报文段生存时间）后关闭连接。
• 服务器收到 ACK 报文后，立即关闭连接。
图示：
Client Server
| |
| FIN, seq=u |
| -----------------------------> |
| |
| ACK, seq=v, ack=u+1 |
| <----------------------------- |
| |
| FIN, seq=w, ack=u+1 |
| <----------------------------- |
| |
| ACK, seq=u+1, ack=w+1 |
| -----------------------------> |
| |
4. TCP 的优缺点
• 优点：可靠、有序、支持流量控制和拥塞控制。
• 缺点：建立和释放连接开销大，传输效率较低。
UDP（用户数据报协议）
1. 特点
• 无连接：通信前无需建立连接，直接发送数据。
• 不可靠传输：不保证数据可靠到达，不提供确认、重传、排序机制。
• 面向报文：保留消息边界，每次发送一个完整的报文。
• 高效传输：开销小，传输速度快。
• 适用场景：对实时性要求高、允许少量数据丢失的应用，如视频流、语音通话、DNS 等。
2. UDP 的优缺点
• 优点：传输效率高，延迟低，适合实时应用。
• 缺点：不可靠，不保证数据顺序和完整性。
TCP 和 UDP 的对比
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 面向连接 | 无连接 |
| 可靠性 | 可靠传输 | 不可靠传输 |
| 传输效率 | 较低 | 较高 |
| 数据顺序 | 保证顺序 | 不保证顺序 |
| 报文边界 | 面向字节流 | 面向报文 |
| 适用场景 | HTTP、FTP、SMTP 等 | 视频流、语音通话、DNS 等 |
总结
• TCP：适合对可靠性要求高的应用，如文件传输、网页浏览等。
• UDP：适合对实时性要求高的应用，如视频流、在线游戏等。