TCP/UDP

1TCP/UDP簡介

TCP和UDP是兩種常見的互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，它們都是在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的傳輸層協(xié)議。

TCP（Transmission Control Protocol：傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的可靠協(xié)議。

它提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐?、完整性、流量控制和擁塞控制?/p>

TCP的通信過程包括三次握手建立連接和四次揮手?jǐn)嚅_連接。

使用TCP時，數(shù)據(jù)按順序發(fā)送和接收，確保數(shù)據(jù)可靠地到達(dá)目的地。

TCP適用于需要準(zhǔn)確可靠傳輸?shù)膽?yīng)用，如網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸、電子郵件和遠(yuǎn)程登錄。

UDP（User Datagram Protocol：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）則是一種無連接的不可靠協(xié)議。

它提供了一種簡單的、不可靠的傳輸方式。

UDP不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐?、完整性、流量控制和擁塞控制?/p>

使用UDP時，數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送，接收方不需建立連接，直接接收。

UDP適用于實時應(yīng)用，如音頻、視頻流傳輸、在線游戲和廣播。

2TCP/UDP的特點

TCP/UDP有什么相同點？

都是在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的傳輸層協(xié)議；

都使用端口號來標(biāo)識不同的應(yīng)用程序；

都可以用于客戶端和服務(wù)器之間的通信。

TCP/UDP有什么不同點？

TCP是面向連接的，UDP是無連接的；

TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，UDP不提供可靠性保證；

TCP具有流量控制和擁塞控制功能，UDP沒有；

TCP需要進(jìn)行三次握手建立連接，UDP不需要。

TCP的錯誤檢測和糾正：

TCP使用校驗和來檢測傳輸過程中是否發(fā)生了數(shù)據(jù)損壞或錯誤。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時計算校驗和，并將其包括在TCP頭部中。接收方在接收到數(shù)據(jù)后重新計算校驗和，并將其與接收到的校驗和進(jìn)行比較。如果兩者不匹配，則表明數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生了錯誤，接收方會請求發(fā)送方重新發(fā)送丟失或損壞的數(shù)據(jù)。

TCP主要通過以下幾個字段進(jìn)行錯誤檢測和糾正

（1）校驗和——每個TCP報文段都包括檢驗和字段，校驗和用來檢查報文段是否出現(xiàn)傳輸錯誤，如果報文段出現(xiàn)傳輸錯誤，TCP檢查出錯就丟棄該報文段。

（2）確認(rèn)——接收端檢查報文是否出錯，發(fā)現(xiàn)出錯時就丟棄，不發(fā)確認(rèn)；而發(fā)送端TCP就通過檢查接收端的確認(rèn)，判斷發(fā)送的報文段是否已經(jīng)正確到達(dá)目的地。

（3）超時——發(fā)送端根據(jù)發(fā)出的報文段在超時規(guī)定的時間內(nèi)是否收到確認(rèn)，從而來判斷該報文段是否丟失或傳輸出錯。TCP使用了4種計時器:重傳計時器、堅持計時器、保持計時器和時間等待計時器來保證了傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

TCP的流量控制：

流量控制是一種機(jī)制，確保數(shù)據(jù)發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)傳輸速度保持匹配。TCP使用滑動窗口機(jī)制實現(xiàn)流量控制。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時，接收方會向發(fā)送方通告其可接收的數(shù)據(jù)量，即窗口大小。發(fā)送方根據(jù)接收方通告的窗口大小控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速度，以確保不會發(fā)送過多的數(shù)據(jù)導(dǎo)致接收方無法及時處理。如果接收方無法及時處理數(shù)據(jù)，它可以調(diào)整窗口大小以限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流量。

TCP的擁塞控制：

擁塞控制是一種機(jī)制，用于避免過多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞。TCP使用一些算法來識別和應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)擁塞。其中最常用的算法是擁塞避免算法和擁塞控制算法。擁塞避免算法通過動態(tài)調(diào)整擁塞窗口大小來控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送速率。擁塞控制算法使用擁塞檢測和擁塞恢復(fù)來減少擁塞出現(xiàn)時的數(shù)據(jù)流量。

TCP的三次握手：

（圖片取自互聯(lián)網(wǎng)，侵權(quán)請聯(lián)系刪除）

在建立TCP連接時，使用三次握手（three-way handshake）來確保雙方都同意建立連接。下面是三次握手的步驟：

1. 客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個連接請求報文（SYN）并指定初始序列號。

2. 服務(wù)器收到連接請求后，回復(fù)一個確認(rèn)報文（ACK）作為響應(yīng)，同時也發(fā)送一個連接請求報文（SYN）。

3. 客戶端收到服務(wù)器的回復(fù)后，再向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)報文（ACK）作為響應(yīng)。此時，連接建立，雙方可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

TCP的四次揮手：

（圖片取自互聯(lián)網(wǎng)，侵權(quán)請聯(lián)系刪除）

當(dāng)TCP連接不再需要時，使用四次揮手（four-way handshake）來正常關(guān)閉連接。下面是四次揮手的步驟：

1. 客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個連接釋放報文（FIN），表示客戶端不再發(fā)送數(shù)據(jù)。

2. 服務(wù)器收到連接釋放報文后，發(fā)送一個確認(rèn)報文（ACK）作為響應(yīng)，表示已收到客戶端的連接釋放請求。

3. 服務(wù)器繼續(xù)傳輸可能仍在傳送的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送連接釋放報文（FIN）給客戶端。

4. 客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報文后，發(fā)送一個確認(rèn)報文（ACK）作為響應(yīng)，表示已收到服務(wù)器的連接釋放請求。此時，雙方的連接斷開。

3總結(jié)

TCP的優(yōu)勢

可靠性：TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)的完整性和順序性。

錯誤檢測和糾正：TCP具備檢測和糾正傳輸中發(fā)生的錯誤的能力。

流量控制：TCP通過流量控制避免了接收方因來不及處理大量數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的問題。

TCP的劣勢

較慢：因為TCP提供可靠傳輸，它需要進(jìn)行復(fù)雜的握手和確認(rèn)過程，這導(dǎo)致了相對較高的延遲。

處理負(fù)載：TCP的控制機(jī)制增加了系統(tǒng)的負(fù)載，對處理能力有一定要求。

UDP的優(yōu)勢

較快：UDP不需要進(jìn)行連接建立和握手，以及其他傳輸保障機(jī)制，因此傳輸速度相對較快。

簡單輕量：UDP的頭部開銷較小，資源占用較少。

UDP的劣勢

不可靠：UDP沒有提供可靠性保證，傳輸過程中可能丟包或亂序。

不具備流控制和擁塞控制：UDP不包含流控制和擁塞控制機(jī)制，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失和網(wǎng)絡(luò)擁塞。

審核編輯：湯梓紅