TCP UDP的區別，以及TCP三次握手四次揮手

UDP

1. 命名

User Datagram Protocol 用戶數據報協議

2. 有無鏈接

隨時發送數據，無需鏈接

3. 通訊方式

單播、多播、廣播

單播：一臺主機給一臺主機發送數據

多播：一臺主機給多臺主機中的一部分發送數據

廣播：一臺住距給多臺主機全部發送數據

4. 對應用報文的處理

發送時直接添加首部。接收時直接除去首部。純面向報文

5. 是否提供可靠的傳輸服務

​ 因無鏈接，提供的是不可靠服務。即，UDP 發送方不會在乎誤碼、丟包，接收方不作任何處理，只管接受

優勢：

1. 保證明時性。 網絡直播、視頻會議

6. 首部開銷

UDP 頭部包含了如下幾個數據

• 源端口端口號（可選字段）（2字節）
• 目標端口 （2字節）
• 整個數據報文的長度 （2字節）
• 整個數據報文的檢驗和（IPv4 可選 字段），該字段用於發現頭部信息和數據中的錯誤 （2字節）

TCP

1. 命名

Transmission Control Protocol 傳輸控制協議

2. 有無鏈接

三次握手創建鏈接 -> 數據傳輸 -> 四次揮手釋放鏈接

3. 通訊方式

單播

4. 對應用層報文的處理

1. 流程

   發送方將數據塊分割並存儲在緩存，根據策略提取必定量字節，添加首部發送。接收方提取TCP報文中的數據並存儲在緩存，將緩存中一部分字節流交給應用進程。純面向字節流。

2. 注意

   1. TCP 並不知道字節流的含義，所以接收方須要具有理解字節流的能力
   2. 發送方發送的數據塊和和接收方接收的數據塊，數量可能不等。如發送方將4個數據塊，打包成2個發出
   3. TCP 能夠同時雙向傳輸

5. 是否提供可靠的傳輸服務

接收方收到並確認無誤後，會給發送方返回一個確認報文。若是發送方沒有收到確認報文，會進行超時重發，直到（事實上有上限次數）收到接收端的確認報文。

TCP 會嚴格控制傳輸的正確性，一旦有某一個數據對端沒有收到，就會中止下來直到對端收到這個數據。

6. 首部開銷

對於 TCP 頭部來講，如下幾個字段是很重要的

• 32位序號 Sequence number，這個序號保證了 TCP 傳輸的報文都是有序的，對端能夠經過序號順序的拼接報文
• 確認序號 Acknowledgement Number，這個序號表示數據接收端指望接收的下一個字節的編號是多少，同時也表示上一個序號的數據已經收到
• 窗口大小Window Size，表示還能接收多少字節的數據，用於流量控制

• 標識符

  • URG=1：該字段爲一表示本數據報的數據部分包含緊急信息，是一個高優先級數據報文，此時緊急指針有效。緊急數據必定位於當前數據包數據部分的最前面，緊急指針標明瞭緊急數據的尾部。
  • ACK=1：確認標誌位， 該字段爲一表示確認序號字段有效。此外，TCP 還規定在鏈接創建後傳送的全部報文段都必須把 ACK 置爲一。
  • PSH=1：該字段爲一表示接收端應該當即將數據 push 給應用層，而不是等到緩衝區滿後再提交。
  • RST=1：該字段爲一表示當前 TCP 鏈接出現嚴重問題，可能須要從新創建 TCP 鏈接，也能夠用於拒絕非法的報文段和拒絕鏈接請求。
  • SYN=1：請求或應答標誌位，當SYN=1，ACK=0時，表示當前報文段是一個鏈接請求報文。當SYN=1，ACK=1時，表示當前報文段是一個贊成創建鏈接的應答報文。
  • FIN=1：結束標誌位，該字段爲一表示此報文段是一個釋放鏈接的請求報文。

7. 三次握手

1. 第一次：客戶端 -> 服務端

   包含字段	字段值	說明
   隨機生成 Sequence number	隨機生成 假設 10000	返回 Seq 需從10000開始
   SYN 標誌位	1

2. 第二次：服務端 -> 客戶端

   包含字段	字段值	說明
   Sequence	假設 20000
   SYN 標誌位	1
   ACK 標誌位	1	確認消息有效
   確認序號 Acknowledgement	12345	確認序號段有效

   客戶端：已經知道我發送的消息，服務端能夠收到

   服務端：不知道我發送的消息，客戶端是否能夠收到

3. 第三次：客戶端 -> 服務端

   包含字段	字段值	說明
   ACK 標誌位	1
   確認序號 Acknowledgement	20001

整個過程叫雙工

8. 四次揮手

1. 客戶端 -> 服務端

   包含字段	字段值	說明
   FIN	1
   Sequence	25368

2. 服務端 -> 客戶端

   包含字段	字段值	說明
   Acknowledgement	25639
   ACK	1

   服務端首先響應客戶端斷開請求，可能這時候有別的數據請求正在處理

3. 服務端 -> 客戶端

   包含字段	字段值	說明
   Sequence	10568
   FIN	1

   客戶端知道，能夠斷開了

4. 客戶端 -> 服務端

   包含字段	字段值	說明
   ACK	1
   Acknowledge	20569

   服務端知道，能夠斷開了

​ TCP/IP 協議是傳輸層的一個面向鏈接的安全可靠的一個傳輸協議，三次握手的機制是爲了保證能創建一個安全可靠的鏈接，那麼第一次握手是由客戶端發起，客戶端會向服務端發送一個報文，在報文裏面：SYN標誌位置爲1，表示發起新的鏈接。當服務端收到這個報文以後就知道客戶端要和我創建一個新的鏈接，因而服務端就向客戶端發送一個確認消息包，在這個消息包裏面：ack標誌位置爲1，表示確認客戶端發起的第一次鏈接請求。以上兩次握手以後，對於客戶端而言：已經明確了我既能給服務端成功發消息，也能成功收到服務端的響應。可是對於服務端而言：兩次握手是不夠的，由於到目前爲止，服務端只知道一件事，客戶端發給個人消息我能收到，可是我響應給客戶端的消息，客戶端能不能收到我是不知道的。因此，還須要進行第三次握手，第三次握手就是當客戶端收到服務端發送的確認響應報文以後，還要繼續去給服務端進行迴應，也是一個ack標誌位置1的確認消息。經過以上三次鏈接，無論是客戶端仍是服務端，都知道我既能給對方發送消息，也能收到對方的響應。那麼，這個鏈接就被安全的建了。

UDP 和 TCP 區別

-	UDP	TCP
命名	User Datagram Protocol 用戶數據報協議	Transmission Control Protocol 傳輸控制協議
有無鏈接	隨時發送數據，無需鏈接	三次握手創建鏈接 -> 數據傳輸 -> 四次揮手釋放鏈接
通訊方式	單播、多播、廣播	單播
對應用層報文的處理	發送時直接添加首部。接收時直接除去首部。純面向報文	發送方將數據塊分割並存儲在緩存，根據策略提取必定量字節，添加首部發送。接收方提取TCP報文中的數據並存儲在緩存，將緩存中一部分字節流交給應用進程。純面向字節流。
是否提供可靠的傳輸服務	因無鏈接，提供的是不可靠服務。即，UDP 發送方不會在乎誤碼、丟包，接收方不作任何處理，只管接受	接收方收到並確認無誤後，會給發送方返回一個確認報文。若是發送方沒有收到確認報文，會進行超時重發，直到（事實上有上限次數）收到接收端的確認報文。
首部開銷	四個字段，每一個字段2字節。共8字節	因爲 TCP 須要實現可靠傳輸、流量控制和擁塞控制等服務，首部比較複雜。TCP 的首部包括 20 字節的固定首部，以及最多 40 字節的拓展首部

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References

計算機網絡面試必考點：TCP 和 UDP

【深度講解+面試回答】tcp/ip協議三次握手、四次揮手，通俗易懂，