先說結論:
1.TCP基於連接,UDP基於非連接 (TCP:傳輸層控制協議;UDP:用戶數據報協議)
主要區別:
TCP傳輸數據穩定可靠,適用於對網絡通訊質量要求較高的場景,需要准確無誤的傳輸給對方:比如傳輸文件,發送郵件,瀏覽網頁等
UDP的優點是速度快,但是可能產生丟包,所以適用於對實時性要求較高,但是對少量丟包並沒有太大要求的場景:比如域名查詢,語音通話,視頻直播等,還有一個最重要的場景:隧道網絡 (VPN,還有在SDN中用到的VXLAN)
三次握手
三次握手是建立連接的過程。
1.當客戶端向服務端發起連接時,會先發一包連接請求數據,詢問能否建立連接,這包數據稱之為SYN包
2.如果服務端同意連接,則回復一包SYN+ACK包
3.客戶端收到之后回復一包ACK包,連接就建立了。因為這個過程中互相發送了三包數據,所以叫三次握手
Q:為什么不是兩次,服務端回復完SYN+ACK之后就建立連接?
A:為了防止因為已失效的請求報文突然又傳到服務器引起錯誤。
若客戶端發送SYN1包給服務端請求建立連接,但是因為某些原因沒有到達服務器,在中間某個網絡節點產生了**滯留 **=>
為了建立連接,客戶端會重發SYN包,正常送達,服務端回復SYN+ACK包之后建立起連接,
但是此時第一包數據阻塞的網絡節點突然恢復,第一包SYN包又送達服務端,這時服務端會誤認為是客戶端又發起了一個新的連接,從而在兩次握手之后進入等待數據狀態,服務端認為是2個連接,而客戶端認為是1個連接,狀態不一致
如果在三次握手的情況下,服務端收不到最后的ACK包,也不會建立連接
所以三次握手本質上來說,就是為了解決網絡信道不可靠的問題
TCP需要在不可靠的信道上需要進行可靠的連接
1.如何處理 丟包、亂序問題?
TCP協議為每一個連接建立了一個發送緩沖區,從建立連接后的第一個字節的序列號為0,后面每個字節的序列號就會增加1,發送數據時,從發送緩沖區取一部分數據組成發送報文,在其TCP協議頭中會附帶序列號和長度,接收端在收到數據后,需要回復確認報文,確認報文中的ACK等於接收序列號加長度,也就是下一包數據需要發送的起始序列號,這樣一問一答的發送方式能夠使發送端確認發送的數據已經被對方收到,發送端也可以一次發送連續的多包數據,接收端只需要回復一次ACK就可以了。這樣發送端可以把待發送的數據分割成一系列的碎片,發送到對端 --> 對端根據序列號和長度,在接收后重構出來完整的數據,假設其中丟失了某些數據包,在接收端可以要求發送端重傳,比如丟失了100~199這100個字節,接收端 向 發送端 發送ACK=100的報文,發送端收到后重傳這一包數據,接收端進行補齊,以上過程不區分客戶端和服務端。TCP連接是全雙工的,對於兩端來說均采用上述機制。
四次揮手
四次揮手:處於連接狀態的客戶端和服務端都可以發起關閉連接請求,此時需要四次揮手來進行連接關閉
1.假設客戶端主動發起連接關閉請求,客戶端需要向服務端發起一包FIN包,表示要關閉連接,自己進入終止等待1狀態,這是第一次揮手
2.收到FIN包后,服務端發送一包ACK包,表示自己進入了關閉等待狀態,客戶端進入終止等待2狀態。這是第二次揮手,服務端此時還可以發送未發送的數據,而客戶端還可以接收數據
3.待服務端發送完數據之后,服務端發送一包FIN包,進入最后確認狀態。這是第三次揮手
4.客戶端收到之后回復ACK包,進入超時等待狀態,經過超時時間后關閉連接,而服務端收到ACK包后,立即關閉連接。這是第四次揮手
Q:為什么客戶端需要等待超時時間?
A:為了保證對方已收到ACK包,因為假設客戶端發送完最后一包ACK包后就釋放了連接,一旦ACK包在網絡中丟失,服務端將一直停留在最后確認狀態,如果客戶端發送最后一包ACK包后,等待一段時間,這時服務端因為沒有收到ACK包,會重發FIN包,客戶端會響應這個FIN包,重發ACK包並刷新超時時間,這個機制跟三次握手一樣,也是為了保證在不可靠的網絡鏈路中進行可靠的連接斷開確認
UDP協議:基於非連接,發送數據就是簡單的把數據包封裝一下,然后從網卡發出去就可以了,數據包之間並沒有狀態上的聯系,正因為UDP這種簡單的處理方式,導致他的性能損耗非常少,對於CPU,內存資源的占用也小於TCP,但是對於網絡傳輸過程中產生的丟包,UDP協議並不能保證。所以UDP在傳輸穩定性上要弱於TCP
所以主要區別是:
TCP傳輸數據穩定可靠,適用於對網絡通訊質量要求較高的場景,需要准確無誤的傳輸給對方:比如傳輸文件,發送郵件,瀏覽網頁等
UDP的優點是速度快,但是可能產生丟包,所以適用於對實時性要求較高,但是對少量丟包並沒有太大要求的場景:比如域名查詢,語音通話,視頻直播等,還有一個最重要的場景:隧道網絡 (VPN,還有在SDN中用到的VXLAN)