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TCP協議與UDP協議

用戶 png 理解 等於 序列 收發消息 tag 數據報 size

一.TCP協議:

1.初識TCP:TCP---傳輸控制協議,提供的是面向連接、可靠的字節流服務。當客戶和服務器彼此交換數據前,必須先在雙方之間建立一個TCP連接,之後才能傳輸數據。TCP提供超時重發,丟棄重復數據,檢驗數據,流量控制等功能,保證數據能從一端傳到另一端

應用程序通過TCP與另一個應用程序進行通訊的時候,它會發送一個請求,這個請求必須發送到一個確切的地址,在雙方“握手”之後,TCP 將在兩個應用程序之間建立一個全雙工 (full-duplex,雙方都可以收發消息) 的通信。

這個全雙工通信將會占用兩個計算機之間的通信線路,直到它一方或雙方被關閉為止。

它是可靠傳輸,TCP數據包沒有長度限制,理論上可以無限長,但是為了保證網絡效率,通常TCP的數據包不會超過IP數據包的長度,以確保單個數據包不會再被切割。

2.三次“握手”:

  1. TCP服務器進程先創建傳輸控制塊TCB,時刻準備接受客戶進程的連接請求,此時服務器就進入了LISTEN(監聽)狀態;
  2. TCP客戶進程也是先創建傳輸控制塊TCB,然後向服務器發出連接請求報文,這時報文首部中的同部位SYN=1,同時選擇一個初始序列號 seq=x ,此時,TCP客戶端進程進入了 SYN-SENT(同步已發送狀態)狀態。TCP規定,SYN報文段(SYN=1的報文段)不能攜帶數據,但需要消耗掉一個序號。
  3. TCP服務器收到請求報文後,如果同意連接,則發出確認報文。確認報文中應該 ACK=1,SYN=1,確認號是ack=x+1,同時也要為自己初始化一個序列號 seq=y,此時,TCP服務器進程進入了SYN-RCVD(同步收到)狀態。這個報文也不能攜帶數據,但是同樣要消耗一個序號。
  4. TCP客戶進程收到確認後,還要向服務器給出確認。確認報文的ACK=1,ack=y+1,自己的序列號seq=x+1,此時,TCP連接建立,客戶端進入ESTABLISHED(已建立連接)狀態。TCP規定,ACK報文段可以攜帶數據,但是如果不攜帶數據則不消耗序號。
  5. 當服務器收到客戶端的確認後也進入ESTABLISHED狀態,此後雙方就可以開始通信了。

3.四次“揮手”:

  數據傳輸完畢後,雙方都可釋放連接。最開始的時候,客戶端和服務器都是處於ESTABLISHED狀態,然後客戶端主動關閉,服務器被動關閉。服務端也可以主動關閉,一個流程。

  1. 客戶端進程發出連接釋放報文,並且停止發送數據。釋放數據報文首部,FIN=1,其序列號為seq=u(等於前面已經傳送過來的數據的最後一個字節的序號加1),此時,客戶端進入FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態。 TCP規定,FIN報文段即使不攜帶數據,也要消耗一個序號。
  2. 服務器收到連接釋放報文,發出確認報文,ACK=1,ack=u+1,並且帶上自己的序列號seq=v,此時,服務端就進入了CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態。TCP服務器通知高層的應用進程,客戶端向服務器的方向就釋放了,這時候客戶端處於半關閉狀態,即客戶端已經沒有數據要發送了,但是服務器若發送數據,客戶端依然要接受。這個狀態還要持續一段時間,也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間
  3. 客戶端收到服務器的確認請求後,此時,客戶端就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態,等待服務器發送連接釋放報文(在這之前還需要接受服務器發送的最後的數據)
  4. 服務器將最後的數據發送完畢後,就向客戶端發送連接釋放報文,FIN=1,ack=u+1,由於在半關閉狀態,服務器很可能又發送了一些數據,假定此時的序列號為seq=w,此時,服務器就進入了LAST-ACK(最後確認)狀態,等待客戶端的確認。
  5. 客戶端收到服務器的連接釋放報文後,必須發出確認,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列號是seq=u+1,此時,客戶端就進入了TIME-WAIT(時間等待)狀態。註意此時TCP連接還沒有釋放,必須經過2??MSL(最長報文段壽命)的時間後,當客戶端撤銷相應的TCB後,才進入CLOSED狀態。
  6. 服務器只要收到了客戶端發出的確認,立即進入CLOSED狀態。同樣,撤銷TCB後,就結束了這次的TCP連接。可以看到,服務器結束TCP連接的時間要比客戶端早一些。

可以參照下圖進行理解:

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二.UDP協議:

用戶數據報協議,是一個簡單的面向數據報的運輸層協議。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,但是並不能保證它們到達目的地。由於UDP在傳輸數據報前不用在客戶和服務器之間建立一個連接,且沒有超時重發等機制,故而傳輸速度很快。

三.TCP與UDP的區別:

說到TCP和UDP,首先要明白“連接”和“無連接”的含義,他們的關系可以用一個形象地比喻來說明,就是打電話和寫信。兩個人如果要通話,首先要建立連接——
即打電話時的撥號,等待響應後——即接聽電話後,才能相互傳遞信息,
最後還要斷開連接——即掛電話。寫信就比較簡單了,填寫好收信人的地址後將信投入郵筒,
收信人就可以收到了
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;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(數據包),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)。
看圖比較區別:
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TCP是面向連接的,有比較高的可靠性, 一些要求比較高的服務一般使用這個協議,如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、POP3等。
而UDP是面向無連接的,使用這個協議的常見服務有DNS、SNMP、QQ等。對於QQ必須另外說明一下,QQ2003以前是只使用UDP協議的,其服務器使用8000端口,偵聽是否有信息傳來,客戶端使用4000端口,
向外發送信息(這也就不難理解在一般的顯IP的QQ版本中顯示好友的IP地址信息中端口常為4000或其後續端口的原因了),即QQ程序既接受服務又提供服務,在以後的QQ版本中也支持使用TCP協議了。


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