【網絡】TCP和UDP的區別以及TCP的三次握手四次釋放

一、兩者區別

1.TCP面向連接的運輸層協議，UDP無連接

2.TCP是可靠交付，UDP是盡最大努力交付

3.TCP面向字節流，UDP面向報文

4.TCP是點對點連接的，UDP一對一，一對多，多對多都可以

5.TCP適合用於網頁，郵件等，UDP適合用於視頻，語音廣播等

TCP（Transmission Control Protocol）：

可靠的、面向連接的協議（eg:打電話）、傳輸效率低全雙工通信（發送緩存&接收緩存）、面向字節流。

使用TCP的應用：Web瀏覽器；電子郵件、文件傳輸程序。

UDP（User Datagram Protocol）      

不可靠的、無連接的服務，傳輸效率高（發送前時延小），一對一、一對多、多對一、多對多、面向報文，盡最大努力服務，無擁塞控制。

使用UDP的應用：域名系統 (DNS)；視頻流；IP語音(VoIP)。

二、為什么UDP有時比TCP更有優勢?

UDP以其簡單、傳輸快的優勢，在越來越多場景下取代了TCP,如實時游戲。

（1）網速的提升給UDP的穩定性提供可靠網絡保障，丟包率很低，如果使用應用層重傳，能夠確保傳輸的可靠性。

（2）TCP為了實現網絡通信的可靠性，使用了復雜的擁塞控制算法，建立了繁瑣的握手過程，由於TCP內置的系統協議棧中，極難對其進行改進。

采用TCP，一旦發生丟包，TCP會將后續的包緩存起來，等前面的包重傳並接收到后再繼續發送，延時會越來越大，基於UDP對實時性要求較為嚴格的情況下，采用自定義重傳機制，能夠把丟包產生的延遲降到最低，盡量減少網絡問題對游戲性造成影響。

TCP三次握手的過程

第一次握手，發送SYN報文，傳達信息：“你好，我想建立連接”；

第二次握手，回傳SYN+ACK報文，傳達信息：“好的，可以建立鏈接”；

第三次握手，回傳ACK報文，傳到信息：“好的，我知道了，那我們連接”。然后就建立連接了。在發送報文之前各方都要確認可以進行連接。

之所以采取三次握手機制，不過是為了信息傳輸的可靠性。

二次握手可能導致的問題：

 

      

        如上圖所示，如果僅僅是2次握手的話，可能出現的問題如下：

       Host A發送的數據包由於網絡的原因，出現了滯留，即延時到達了HostB。此時，B以為HostA發來了請求，於是就向HostA發送確認報文，以建立連接。而HostA收到報文后，由於其沒有向HostB發起建立連接的請求，因此不會理睬HostB的確認，也不會向HostB發送數據。而此時的B認為已經建立起連接了，就等待HostA發送的數據，導致HostB的資源白白浪費！

另一種表述：

謝希仁版《計算機網絡》中的例子:

"已失效的連接請求報文段”的產生在這樣一種情況下：

client發出的第一個連接請求報文段並沒有丟失，而是在某個網絡結點長時間的滯留了，以致延誤到連接釋放以后的某個時間才到達server。

本來這是一個早已失效的報文段,但server收到此失效的連接請求報文段后，就誤認為是client再次發出的一個新的連接請求。

於是就向client發出確認報文段，同意建立連接。

假設不采用“三次握手”，那么只要server發出確認，新的連接就建立了。

由於現在client並沒有發出建立連接的請求，因此不會理睬server的確認，也不會向server發送數據,但server卻以為新的運輸連接已經建立，並一直等待client發來數據。

這樣，server的很多資源就白白浪費掉了。

采用“三次握手”的辦法可以防止上述現象發生。

例如剛才那種情況，client不會向server的確認發出確認,server由於收不到確認，就知道client並沒有要求建立連接。”

這個例子很清晰的闡釋了“三次握手”對於建立可靠連接的意義。

TCP三次握手之打電話的例子：

　　A : 你好我是A，你聽得到我在說話嗎

　　B : 聽到了，我是B，你聽到我在說話嗎

　　A : 嗯，聽到了

　　建立連接，開始聊天！

四次揮手過程

為什么TCP協議終止鏈接要四次？

1、當主機A確認發送完數據且知道B已經接受完了，想要關閉發送數據口（當然確認信號還是可以發），就會發FIN給主機B。

2、主機B收到A發送的FIN，表示收到了，就會發送ACK回復。

3、但這是B可能還在發送數據，沒有想要關閉數據口的意思，所以FIN與ACK不是同時發送的，而是等到B數據發送完了，才會發送FIN給主機A。

4、A收到B發來的FIN，知道B的數據也發送完了，回復ACK， A等待2MSL以后，沒有收到B傳來的任何消息，知道B已經收到自己的ACK了，A就關閉鏈接，B也關閉鏈接了。

通俗例子：

A:“喂，我不說了。”A->FIN_WAIT1

B:“我知道了。等下，上一句還沒說完。Balabala…..”B->CLOSE_WAIT | A->FIN_WAIT2

B:”好了，說完了，我也不說了。”B->LAST_ACK

A:”我知道了。”A->TIME_WAIT | B->CLOSED

A等待2MSL,保證B收到了消息,否則重說一次”我知道了”,A->CLOSED