TCP 与 UDP

TCP和UDP是OSI模型中的运输层中的协议。TCP提供可靠的通信传输,而UDP则常被用于广播和细节控制交给应用的通信传输。


1.TCP

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,而释放时需要四次对话。即三次握手、四次挥手:

三次握手,大致流程如下:

  • 第一次握手:起初两端都处于CLOSED关闭状态,Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=x,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN-SENT状态,等待Server确认;
  • 第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1得知Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=x+1,随机产生一个值seq=y,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN-RCVD状态,此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量;
  • 第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为x+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=y+1,并且此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为y+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client和Server就可以开始传输数据。
三次握手

四次挥手,大致流程如下:

  • A的应用进程先向其TCP发出连接释放报文段(FIN=1,序号seq=u),并停止再发送数据,主动关闭TCP连接,进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态,等待B的确认。
  • B收到连接释放报文段后即发出确认报文段,(ACK=1,确认号ack=u+1,序号seq=v),B进入CLOSE-WAIT(关闭等待)状态,此时的TCP处于半关闭状态,A到B的连接释放。
  • A收到B的确认后,进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待B发出的连接释放报文段。
  • B没有要向A发出的数据,B发出连接释放报文段(FIN=1,ACK=1,序号seq=w,确认号ack=u+1),B进入LAST-ACK(最后确认)状态,等待A的确认。
  • A收到B的连接释放报文段后,对此发出确认报文段(ACK=1,seq=u+1,ack=w+1),A进入TIME-WAIT(时间等待)状态。此时TCP未释放掉,需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后,A才进入CLOSED状态。
四次挥手

其中,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

握手只要三步,但挥手需要四步的原因:

  • 当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步挥手。

2.UDP

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去!

3.编程步骤

TCP服务器端一般步骤是:
  1、创建一个socket,用函数socket();
  2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();
  4、开启监听,用函数listen();
  5、接收客户端上来的连接,用函数accept();
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();
  7、关闭网络连接;
  8、关闭监听;

TCP客户端一般步骤是:
  1、创建一个socket,用函数socket();
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选
  4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性;
  5、连接服务器,用函数connect();
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();
  7、关闭网络连接;


TCP

与之对应的UDP编程步骤要简单许多,分别如下:
  UDP编程的服务器端一般步骤是:
  1、创建一个socket,用函数socket();
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();
  4、循环接收数据,用函数recvfrom();
  5、关闭网络连接;

UDP编程的客户端一般步骤是:
  1、创建一个socket,用函数socket();
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选
  4、设置对方的IP地址和端口等属性;
  5、发送数据,用函数sendto();
  6、关闭网络连接;


UDP

3.TCP与UDP区别

  • TCP面向连接;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。如丢包时的重发控制,还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。
  • UDP具有较好的实时性,工作效率比TCP高,适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。
  • 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对系统资源要求较多,UDP对系统资源要求较少。

参考:
https://blog.csdn.net/xiaobangkuaipao/article/details/76793702
https://www.cnblogs.com/HPAHPA/p/7737641.html
https://www.cnblogs.com/Andya/p/7272462.html

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