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：

1. 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。

2. 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。

3. 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：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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

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。