tcp协议和udp协议_udp协议和tcp协议

前言

计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。

TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称。比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都属于 TCP/IP 族内的协议。

TCP

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的、可靠的字节流服务。【流就是指不间断的数据结构，你可以把它想象成排水管中的水流。】

也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。

这一过程和打电话类似：先拨号振铃，等待对方接电话，说喂，再说自己是谁。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的传输层。

为什么TCP建立连接需要三次握手？

防止服务器端因为接收了早已失效的连接请求报文从而一直等待客户端请求，从而浪费资源。

1. TCP连接过程

如下图所示，可以看到建立一个TCP连接的过程为（三次握手的过程）:

第一次握手

客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后，客户端便进入 SYN-SENT 状态。

第二次握手

服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答，该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号，发送完成后便进入 SYN-RECEIVED 状态。

第三次握手

当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED 状态，服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态，此时连接建立成功。

为什么 TCP 建立连接需要三次握手，而不是两次？这是因为这是为了防止出现失效的连接请求报文段被服务端接收的情况，从而产生错误。

为什么TCP释放连接需要四次挥手？

TCP是全双工模式，这意味着是双向都可以发送、接收的
释放连接的定义是：双方都无法接收或发送消息给对方，是双向的
当主机1发出“释放连接请求”（FIN报文段）时，只是表示主机1已经没有数据要发送 / 数据已经全部发送完毕；
但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据。

第一次挥手

若客户端 A 认为数据发送完成，则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。【此时请求的是释放客户端A到服务端B的连接，由客户端A先发出】

第二次挥手

B 收到连接释放请求后，会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包，并进入 CLOSE_WAIT 状态；【客户端A收到服务端B发送的ACK包后，即客户端到服务器的连接已经释放】

此时表明 A 到 B 的连接已经释放，不再接收 A 发的数据了【但是此时B到A的连接却还没有释放】。但是因为 TCP 连接是双向的，所以 B 仍旧可以发送数据给 A。

第三次挥手

服务端B如果此时还有没发完的数据会继续发送，完毕后会向客户端A发送连接释放请求，然后 B 便进入 LAST-ACK 状态。【此时请求的是释放服务端B到客户端A的连接，由服务端B发出】

第四次挥手

A 收到释放请求后，向 B 发送确认应答，此时 A 进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL（最大段生存期，指报文段在网络中生存的时间，超时会被抛弃） 时间，若该时间段内没有 B 的重发请求的话，就进入 CLOSED 状态。当 B 收到确认应答后，也便进入 CLOSED 状态。【服务端B收到客户端A发送的ACK包后，即表示服务端到客户端的连接已经释放】

3. TCP协议的特点

• 面向连接：面向连接，是指发送数据之前必须在两端建立连接。

• 仅支持单播传输；每条TCP传输连接只能有两个端点

• 面向字节流:　流，指的是流入到进程或从进程流出的字符序列。
• 可靠传输;对于可靠传输，判断丢包，误码靠的是TCP的段编号以及确认号。
• 提供拥塞控制；当网络出现拥塞的时候，TCP能够减小向网络注入数据的速率和数量，缓解拥塞

 

UDP

UDP （User Datagram Protocol，用户数据报协议），是OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联) 参考模型中一种非连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上，故也不安全。

udp协议的特点

1、面向无连接

首先 UDP 是不需要和 TCP一样在发送数据前进行三次握手建立连接的，想发数据就可以开始发送了。并且也只是数据报文的搬运工，不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。就像写信，在信封写上收信人名称、地址就可以交给邮局发送了，至于能不能送到，就要看邮局的送信能力和送信过程的困难程度了。

2、有单播，多播，广播的功能

UDP 不止支持一对一的传输方式，同样支持一对多，多对多，多对一的方式，也就是说 UDP 提供了单播，多播，广播的功能。

3、UDP是面向报文的

发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。【数据报文，就相当于一个数据包，应用层交给UDP多大的数据包，UDP就照样发送，不会像TCP那样拆分。】

4. 不可靠性

首先不可靠性体现在无连接上，通信都不需要建立连接，想发就发，这样的情况肯定不可靠。

并且收到什么数据就传递什么数据，并且也不会备份数据，发送数据也不会关心对方是否已经正确接收到数据了。

TCP和UDP的比较

1. 对比

总结

1） TCP提供面向连接的传输，通信前要先建立连接（三次握手机制）； UDP提供无连接的传输，通信前不需要建立连接。

2） TCP提供可靠的传输（数据的顺序有序，数据准确无差错，数据不丢失，数据不重复）； UDP提供不可靠的传输（可能丢包，不保证数据顺序）。

3） TCP面向字节流的传输，因此它能将信息分割成组，并在接收端将其重组； UDP是面向数据报的传输，没有分组开销。

4） TCP提供拥塞控制和流量控制机制； UDP不提供拥塞控制和流量控制机制。

5） 对系统资源的要求：TCP较多（TCP头部有20个字节信息包），UDP少（UDP信息包只有8个字节）

6） 虽然 UDP 并没有 TCP 传输来的准确，但是也能在很多实时性要求高的地方有所作为。

7）  对数据准确性要求高，速度可以相对较慢的，可以选用TCP