網絡傳輸協議 UDP & TCP 詳解

UDP協議&TCP協議

兩者均位於OSI中的傳輸層，用於處理數據包的網絡傳輸層協議

1、UDP協議（用戶數據報協議）User Datagram Protocol

• 一、是⼀個⽆鏈接的簡單的⾯向數據報的傳輸層協議。 UDP不提供可靠性， 它只是把應⽤程序傳給IP層的數據報發送出去， 可是並不能保證它們能到達⽬的地。 因爲UDP在傳輸數據報前不⽤在客戶和服務器之間建⽴鏈接， 且沒有超時重發等機制， 故⽽傳輸速度很快

• 二、UDP⼀般⽤於多點通訊和實時的數據業務， ⽐如：

  • 語⾳⼴播
  • 視頻
  • QQ
  • TFTP(簡單⽂件傳送）

• 能夠理解爲寫信

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2、TCP協議（傳輸控制協議）Transmission Control Protocol

• 一、是一種面向鏈接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通訊協議，面向鏈接意味着兩個使用TCP的應用（一般是一個客戶端和一個服務器）在彼此交換數據包以前必須先創建一個TCP鏈接

• 二、TCP鏈接必需要通過三次握手才能創建起來，其中的過程以下：

  • 第一次握手：客戶端先發送 SYN（SEQ=x）報文（請求同步）到服務端，而且進入SYN_SENT（請求鏈接）狀態，等待服務器確認；

  • 第二次握手：服務端收到客戶端發送過來的請求同步的 SYN報文以後，給客戶端發送 贊成鏈接 的 ACK（ACK=x+1）報文 ACK（確認響應）；同時也給客戶端發送一個請求同步的 SYN （SEQ=y）報文，此時服務端進入SYN_RECV（SYN派遣狀態）；

  • 第三次握手：客戶端收到服務端發送的SYN + ACK兩個報文以後，向服務端發送確認鏈接的ACK（ACK=y+1）報文，等此包發送完畢，客戶端與服務端進入ESTABLISHED（TCP鏈接成功）狀態，完成三次握手，客戶端與服務端正式開始傳輸數據

  圖解以下：

• 三、終止一個TCP鏈接要通過四次揮手，其過程以下：

  • 第一次揮手：主動關閉方（active close） 調用close，會發送一個長度爲0的數據包以及FIN分節（結束標誌）用來關閉主動方與被動關閉方之間的數據傳輸，告訴被動關閉方：我不會再給你發數據了，可是，此時主動關閉方還能夠接受數據；

  • 第二次揮手：被動關閉方收到FIN分節後，發送一個ACK給對方，確認序號爲收到序號 + 1；

  • 第三次揮手：被動關閉方再給主動關閉方發送一個FIN，用來關閉被動關閉方與主動關閉方之間的數據傳輸，也就是告訴主動關閉方，個人數據也發送完了，不會再給你發數據了；

  • 第四次揮手：主動關閉方收到FIN後，發送一個ACK給被動關閉方，確認序號爲收到序號 + 1，至此，完成四次揮手。

  圖解以下：

注意：TCP經過下列方式來提供可靠性:

1．應用數據被分割成TCP認爲最適合發送的數據塊。這和UDP徹底不一樣，應用程序產生的數據長度將保持不變。由TCP傳遞給IP的信息單位稱爲報文段或段（segment）。

2．當TCP發出一個段後，它啓動一個定時器，等待目的端確認收到這個報文段。若是不能及時收到一個確認，將重發這個報文段。當TCP收到發自TCP鏈接另外一端的數據，它將發送一個確認。TCP有延遲確認的功能，在此功能沒有打開，則是當即確認。功能打開，則由定時器觸發確認時間點。

3．TCP將保持它首部和數據的檢驗和。這是一個端到端的檢驗和，目的是檢測數據在傳輸過程當中的任何變化。若是收到段的檢驗和有差錯，TCP將丟棄這個報文段和不確認收到此報文段（但願發端超時並重發）。

4．既然TCP報文段做爲IP數據報來傳輸，而IP數據報的到達可能會失序，所以TCP報文段的到達也可能會失序。若是必要，TCP將對收到的數據進行從新排序，將收到的數據以正確的順序交給應用層。

5．既然IP數據報會發生重複，TCP的接收端必須丟棄重複的數據。

6．TCP還能提供流量控制。TCP鏈接的每一方都有固定大小的緩衝空間。TCP的接收端只容許另外一端發送接收端緩衝區所能接納的數據。這將防止較快主機導致較慢主機的緩衝區溢出。

彙總圖解：

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3、兩者的區別：

• 一、TCP 是面向鏈接的傳輸控制協議，而UDP 提供了無鏈接的數據報服務；
• 二、TCP 具備高可靠性，確保傳輸數據的正確性，不出現丟失或亂序；
• 三、UDP 在傳輸數據前不創建鏈接，不對數據報進行檢查與修改，無須等待對方的應答，因此會出現分組丟失、重複、亂序，應用程序須要負責傳輸可靠性方面的全部工做；
• 四、UDP 具備較好的實時性，工做效率較 TCP 協議高；
• 五、UDP 段結構比 TCP 的段結構簡單，所以網絡開銷也小；
• 六、TCP 協議能夠保證接收端毫無差錯地接收到發送端發出的字節流，爲應用程序提供可靠的通訊服務；
• 七、對可靠性要求高的通訊系統每每使用 TCP 傳輸數據。好比 HTTP 運用 TCP 進行數據的傳輸。