TCP、UDP基础知识
TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送，可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP对应的则是可靠性要求低，传输经济的应用。TCP支持的应用层协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。
面向连接的TCP
"面向连接"就是在正式通信前必须与对方建立连接。TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次"对话"才能建立起来。
TCP连接的三次握手：
第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。
注：SYN表示建立连接，FIN表示关闭连接，ACK表示响应，PSH表示有DATA数据传输，RST表示连接重置。
断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”。
面向非连接的UDP
"面向非连接"就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过来。UDP适用于一次只传少量数据，对可靠性要求不高的应用环境。比如，经常使用"ping"命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实"ping"命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。
TCP与UDP区别：
- TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）；UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
- TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；UDP尽最大努力交付，即不保证可靠的交付。TCP通过校验和，重传控制，序号标识，滑动窗口，确认应答实现可靠传输。
- TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流；UDP是面向报文的，UDP没有拥塞控制，具有较好的实时性，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低，适用于高速传输和实时性具有较高的通信或广播通信（如IP电话，实时视频会议等）。
- 每一条TCP连接只能是点到点的；UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
- TCP首部开销20字节；UDP的首部开销小，只有8个字节。也就是说TCP对系统资源要求较多，UDP对系统要求较少。
- TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道。
| 参考项 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接 | 面向连接 | 面向非连接 |
| 传输可靠性 | 可靠 | 不可靠 |
| 应用场景 | 传输大量数据 | 少量数据 |
| 速度 | 慢 | 快 |
其他知识点补充
TCP、UDP和HTTP的关系
-
TCP/IP是个协议组，可分为三个层次：网络层、传输层和应用层。
在网络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。
在传输层中有TCP协议与UDP协议。在应用层有FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等协议。
因此，HTTP本身就是一个协议(超文本传输协议)，是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
-
HTTP协议是建立在请求/响应模型上的。
首先由客户建立一条与服务器的TCP链接，并发送一个请求到服务器，请求中包含请求方法、URI、协议版本以及相关的MIME样式的消息。服务器响应一个状态行，包含消息的协议版本、一个成功和失败码以及相关的MIME式样的消息。HTTP/1.0为每一次HTTP的请求/响应建立一条新的TCP链接，因此一个包含HTML内容和图片的页面将需要建立多次的短期的TCP链接。一次TCP链接的建立将需要3次握手。另外，为了获得适当的传输速度，则需要TCP花费额外的回路链接时间（RTT）。每一次链接的建立需要这种经常性的开销，而其并不带有实际有用的数据，只是保证链接的可靠性，因此HTTP/1.1提出了可持续链接的实现方法。HTTP/1.1将只建立一次TCP的链接而重复地使用它传输一系列的请求/响应消息，因此减少了链接建立的次数和经常性的链接开销。
HTTP本身是一个协议，但其最终还是基于TCP的。
SOCKET：TCP/IP网络的API。
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
Socket 接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，用以开发TCP/IP网络上的应用程序。
socket2.jpg
TCP、UDP、HTTP、SOCKET之间的认识
网络由下往上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
IP 协议对应于网络层，TCP协议对应于传输层，HTTP协议对应于应用层，三者从本质上来说没有可比性，socket则是TCP/IP网络的API，是对TCP/IP协议的封装和应用。
可以说，TCP/IP代表传输控制协议/网际协议，指的是一系列协议。主要解决数据如何在网络中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。
socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。
实际上，传输层的TCP是基于网络层的IP协议的，而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的，而Socket本身不算是协议，就像上面所说，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。
TCP和UDP使用IP协议从一个网络传送数据包到另一个网络。把IP想像成一种高速公路，它允许其它协议在上面行驶并找到到其它电脑的出口。
TCP和UDP是高速公路上的“卡车”，它们携带的货物就是像HTTP，文件传输协议FTP这样的协议等。
TCP和UDP是FTP、HTTP和SMTP之类使用的传输层协议。
虽然TCP和UDP都是用来传输其他协议的，它们却有一个显著的不同：TCP提供有保证的数据传输，而UDP不提供。
这意味着TCP有一个特殊的机制来确保数据安全的不出错的从一个端点传到另一个端点，而UDP不提供任何这样的保证。
HTTP(超文本传输协议)是利用TCP在两台电脑(通常是Web服务器和客户端)之间传输信息的协议。
客户端使用Web浏览器发起HTTP请求给Web服务器，Web服务器发送被请求的信息给客户端。
记住，需要IP协议来连接网络；TCP是一种允许我们安全传输数据的机制，使用TCP协议来传输数据的HTTP是Web服务器和客户端使用的特殊协议。
Socket 接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，用以开发TCP/IP网络上的应用程序。
网友评论