TCP和UDP的区别

  • TCP是面向连接的，UDP是面向无连接的。
  • UDP程序结构较为简单。
  • TCP是面向字节流的，UDP是基于数据报的。
  • TCP保证数据正确性，UDP可能丢包。
  • TCP保证数据顺序，UDP不保证

什么是UDP

UDP的包头：

UDP 包头

  • 两个十六位的端口号，分别为源端口和目标端口。
  • 整个数据报文的长度。
  • 整个数据报文的校验和，该字段用于发现头部信息和数据中的错误。
UDP的特点
  • 沟通简单，不需要大量的数据结构、处理逻辑和包头字段
  • 不会建立连接，但是会监听这个地方，谁都可以传给它数据，它也可以传给任何人数据，甚至可以同时传给多个人。
  • 不会根据网络的情况进行拥塞控制，无论是否丢包都会一直发送

因此UDP在传输报文时是很高效的

什么是TCP

TCP的包头格式：

TCP 包头

  • 首先是源端口和目标端口
  • 接下来是包的序号，主要为了解决乱序问题
  • 确认序号，发出去的包应该有确认，这样能知道对方是否收到，如果没收到就应该重新发送，解决丢包的问题
  • 状态位。SYN是发起一个链接，ACK是回复，RST是重新连接，FIN是结束连接。因为TCP是面向连接的，因此需要双方维护连接的状态，这些状态位的包会引起双方的状态变更。
  • 窗口大小，TCP要做流量控制，需要通信双方各声明一个窗口，标记自己当前的处理能力
TCP的三次握手

  1. 主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号标志位的数据段（SYN）给主机B，向主机B请求建立连接，通过这个数据段，主机A告诉主机B两件事：我想要和你通信；你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

  2. 主机B收到主机A的请求后，用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A，也告诉主机A两件事：我已经收到你的请求了，你可以传输数据了；你要用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

  3. 主机A收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到主机B的数据段

    这样三次握手就完成了，主机AB就可以传输数据了

TCP的四次挥手
  1. 当主机A完成数据传输后，将控制位FIN置为1，提出停止TCP连接的请求
  2. 主机B收到FIN后对其作出响应，确认这一方向的TCP连接将关闭，将ACK置为1
  3. 由主机B端再提出反方向的关闭请求，将FIN置为1
  4. 主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置为1，双方向的关闭结束

TCP的三次握手目的是什么？为什么不用两次和四次？

TCP 三次握手的主要目的是防止失效的连接请求报文被服务端接受

如果只有两次握手，假设当客户端发送第一次连接请求由于网络拥塞的原因，迟迟未到服务端，客户端没接收到确认报文，认为服务端没有收到，于是重新发送请求报文并与服务端建立连接，等这次连接断开了，之前滞留的那个请求报文又到达了服务端，就会让服务端与客户端再次连接成功，这时服务端就会一直等待客户端发送请求，造成了资源的浪费。

两次握手只能保证单向链路是可以通信的，理论上来说，要保证双向链路可以通信需要四次握手，但实际上服务端给客户端的 SYN 和 ACK 数据包可以合为一次握手，所以实际上只需要三次握手即可。

挥手为什么需要四次？三次不行吗？

挥手阶段中服务端的 ACK 和 FIN 数据包不能合为一次。因为挥手阶段的流程为客户端发送FIN数据包表示自己发完了，服务端立即回复 ACK 数据包表示自己知道了，此时客户端到服务端的连接已经释放了，客户端不会再发送数据了，但服务端还可以继续向客户端发送数据，等到服务端也完成了数据发送，才会发送 FIN，这时客户端回复 ACK，就可以结束通信了。

TCP 在四次挥手的过程中为什么客户端最后还要等待 2MSL(Maximum Segment Lifetime)？

因为客户端要保证他的 ACK 包顺利到达服务端，如果客户端的ACK数据包丢失，则服务端或重新发送 FIN 包到客户端，而这两个过程的最长时间为 1MSL，加起来为 2MSL，如果 2MSL 后客户端还没有收到服务端重发的 FIN 包，则说明 ACK 包顺利到达，可以关闭连接了。