TCP、UDP蒸辆，以及他們的區(qū)別

• TCP(Transmission Control Protocol)
  TCP充分實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)各種控制功能征炼，可以進(jìn)行丟包的重發(fā)控制，還可以對(duì)次序亂掉的分包進(jìn)行順序控制躬贡。
  而這些在UDP中都沒(méi)有谆奥。此外，TCP作為一種面向有連接的協(xié)議拂玻，只有在確認(rèn)通信對(duì)端存在時(shí)才會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)酸些，從而可以控制通信流量的浪費(fèi)宰译。
  TCP通過(guò)檢驗(yàn)和、序列號(hào)魄懂、確認(rèn)應(yīng)答沿侈、重發(fā)控制、連接管理以及窗口控制等機(jī)制實(shí)現(xiàn)可靠性傳輸市栗。此處不一一敘述缀拭。

• UDP(User Datagram Protocol)
  UDP不提供復(fù)雜的控制機(jī)制，利用IP提供面向無(wú)連接的通信服務(wù)填帽。并且它是將應(yīng)用程序發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)在收到的那一刻蛛淋，
  立刻按照原樣發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的一種機(jī)制。
  即使是出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵的情況下篡腌，UDP也無(wú)法進(jìn)行流量控制等避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的行為。此外诚卸，傳輸途中如果出現(xiàn)了丟包，
  UDP也不負(fù)責(zé)重發(fā)棠赛。甚至當(dāng)出現(xiàn)包的到達(dá)順序亂掉時(shí)也沒(méi)有糾正的功能睛约。如果需要這些細(xì)節(jié)控制哲身，那么不得不交給
  由采用UDP的應(yīng)用程序去處理。換句話說(shuō)怔揩，UDP將部分控制轉(zhuǎn)移到應(yīng)用程序去處理，自己卻只提供作為傳輸層協(xié)議的
  最基本功能晕拆。UDP有點(diǎn)類似于用戶說(shuō)什么聽(tīng)什么的機(jī)制，但是需要用戶充分考慮好上層協(xié)議類型并制作相應(yīng)的應(yīng)用程序赤惊。

• TCP與UDP區(qū)別總結(jié)：
  1、TCP面向連接（如打電話要先撥號(hào)建立連接）;UDP是無(wú)連接的凰锡，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接
  2、TCP提供可靠的服務(wù)欲诺。也就是說(shuō)蛹含，通過(guò)TCP連接傳送的數(shù)據(jù)，無(wú)差錯(cuò)，不丟失是偷，不重復(fù)募逞，且按序到達(dá);UDP盡最大努力交付纠脾，即不保證可靠交付
  3、TCP面向字節(jié)流宗兼，實(shí)際上是TCP把數(shù)據(jù)看成一連串無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流;UDP是面向報(bào)文的
  UDP沒(méi)有擁塞控制躏鱼，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低（對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用很有用，如IP電話殷绍，實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等）
  4染苛、每一條TCP連接只能是點(diǎn)到點(diǎn)的;UDP支持一對(duì)一，一對(duì)多主到，多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信
  5茶行、TCP首部開(kāi)銷20字節(jié);UDP的首部開(kāi)銷小，只有8個(gè)字節(jié)
  6登钥、TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道拢军，UDP則是不可靠信道

TCP三次握手：

• 所謂三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP連接，就是指建立一個(gè)TCP連接時(shí)怔鳖，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個(gè)包以確認(rèn)連接的建立茉唉。在socket編程中，這一過(guò)程由客戶端執(zhí)行connect來(lái)觸發(fā)
  （1）第一次握手：Client將標(biāo)志位SYN置為1结执，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值seq=J度陆，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Client進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài)献幔，等待Server確認(rèn)懂傀。
  （2）第二次握手：Server收到數(shù)據(jù)包后由標(biāo)志位SYN=1知道Client請(qǐng)求建立連接，Server將標(biāo)志位SYN和ACK都置為1蜡感，ack=J+1蹬蚁，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值seq=K，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認(rèn)連接請(qǐng)求郑兴，Server進(jìn)入SYN_RCVD狀態(tài)犀斋。
  （3）第三次握手：Client收到確認(rèn)后，檢查ack是否為J+1情连，ACK是否為1叽粹，如果正確則將標(biāo)志位ACK置為1，ack=K+1，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server虫几，Server檢查ack是否為K+1锤灿，ACK是否為1，
  如果正確則連接建立成功辆脸，Client和Server進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)但校，完成三次握手，隨后Client與Server之間可以開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)了啡氢。

• 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)始腾，就是
  1、建立連接時(shí)空执，客戶端發(fā)送SYN包（SYN=i）到服務(wù)器浪箭，并進(jìn)入到SYN-SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)
  2辨绊、服務(wù)器收到SYN包奶栖，必須確認(rèn)客戶的SYN（ack=i+1）,同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包（SYN=k）,即SYN+ACK包，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN-RECV狀態(tài)
  3门坷、客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包宣鄙，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)報(bào)ACK（ack=k+1）,此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)默蚌，完成三次握手冻晤，客戶端與服務(wù)器開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。
  題外話：可以去了解SYN攻擊

  
  
  三次握手建立連接绸吸，圖片出自《碼出高效》

TCP四次揮手：

• 所謂四次揮手（Four-Way Wavehand）即終止TCP連接鼻弧，就是指斷開(kāi)一個(gè)TCP連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個(gè)包以確認(rèn)連接的斷開(kāi)锦茁。在socket編程中攘轩，這一過(guò)程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來(lái)觸發(fā)
  由于TCP連接時(shí)全雙工的，因此码俩，每個(gè)方向都必須要單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉度帮，這一原則是當(dāng)一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，發(fā)送一個(gè)FIN來(lái)終止這一方向的連接稿存，收到一個(gè)FIN只是意味著這一方向上沒(méi)有數(shù)據(jù)流動(dòng)了笨篷，即不會(huì)再收到數(shù)據(jù)了，但是在這個(gè)TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)瓣履，直到這一方向也發(fā)送了FIN率翅。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方則執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉
  （1）第一次揮手：Client發(fā)送一個(gè)FIN拂苹，用來(lái)關(guān)閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送安聘，Client進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài)痰洒。
  （2）第二次揮手：Server收到FIN后瓢棒，發(fā)送一個(gè)ACK給Client浴韭，確認(rèn)序號(hào)為收到序號(hào)+1（與SYN相同，一個(gè)FIN占用一個(gè)序號(hào)）脯宿，Server進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)念颈。
  （3）第三次揮手：Server發(fā)送一個(gè)FIN，用來(lái)關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送连霉，Server進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)榴芳。
  （4）第四次揮手：Client收到FIN后，Client進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)跺撼，接著發(fā)送一個(gè)ACK給Server窟感，確認(rèn)序號(hào)為收到序號(hào)+1，Server進(jìn)入CLOSED狀態(tài)歉井，完成四次揮手柿祈。

  
  
  四次揮手?jǐn)嚅_(kāi)連接，圖片出自《碼出高效》

• 為什么建立連接是三次握手哩至，而關(guān)閉連接卻是四次揮手呢躏嚎？
  這是因?yàn)榉?wù)端在LISTEN狀態(tài)下，收到建立連接請(qǐng)求的SYN報(bào)文后菩貌，把ACK和SYN放在一個(gè)報(bào)文里發(fā)送給客戶端卢佣。而關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)收到對(duì)方的FIN報(bào)文時(shí)箭阶，僅僅表示對(duì)方不再發(fā)送數(shù)據(jù)了但是還能接收數(shù)據(jù)虚茶，
  己方也未必全部數(shù)據(jù)都發(fā)送給對(duì)方了，所以己方可以立即close仇参，也可以發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對(duì)方后媳危，再發(fā)送FIN報(bào)文給對(duì)方來(lái)表示同意現(xiàn)在關(guān)閉連接，因此冈敛，己方ACK和FIN一般都會(huì)分開(kāi)發(fā)送待笑。

  
  
  兩次握手導(dǎo)致TCP臟連接，圖片出自《碼出高效》

• 為什么TIME_WAIT狀態(tài)需要經(jīng)過(guò)2MSL(最大報(bào)文段生存時(shí)間)才能返回到CLOSE狀態(tài)抓谴？
  原因有二：
  一暮蹂、保證TCP協(xié)議的全雙工連接能夠可靠關(guān)閉
  二、保證這次連接的重復(fù)數(shù)據(jù)段從網(wǎng)絡(luò)中消失
  1.）先說(shuō)第一點(diǎn)癌压，如果Client直接CLOSED了仰泻，那么由于IP協(xié)議的不可靠性或者是其它網(wǎng)絡(luò)原因，導(dǎo)致Server沒(méi)有收到Client最后回復(fù)的ACK滩届。那么Server就會(huì)在超時(shí)之后繼續(xù)發(fā)送FIN集侯，此時(shí)由于Client已經(jīng)CLOSED了，
  就找不到與重發(fā)的FIN對(duì)應(yīng)的連接，最后Server就會(huì)收到RST而不是ACK棠枉，Server就會(huì)以為是連接錯(cuò)誤把問(wèn)題報(bào)告給高層浓体。這樣的情況雖然不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，但是卻導(dǎo)致TCP協(xié)議不符合可靠連接的要求辈讶。
  所以命浴，Client不是直接進(jìn)入CLOSED，而是要保持TIME_WAIT贱除，當(dāng)再次收到FIN的時(shí)候生闲，能夠保證對(duì)方收到ACK，最后正確的關(guān)閉連接月幌。
  2.）再說(shuō)第二點(diǎn)碍讯，如果Client直接CLOSED，然后又再向Server發(fā)起一個(gè)新連接扯躺，我們不能保證這個(gè)新連接與剛關(guān)閉的連接的端口號(hào)是不同的捉兴。也就是說(shuō)有可能新連接和老連接的端口號(hào)是相同的。一般來(lái)說(shuō)不會(huì)發(fā)生什么問(wèn)題缅帘，但是還是有特殊情況出現(xiàn)：假設(shè)新連接和已經(jīng)關(guān)閉的老連接端口號(hào)是一樣的轴术，如果前一次連接的某些數(shù)據(jù)仍然滯留在網(wǎng)絡(luò)中，這些延遲數(shù)據(jù)在建立新連接之后才到達(dá)Server钦无，由于新連接和老連接的端口號(hào)是一樣的逗栽，又因?yàn)門CP協(xié)議判斷不同連接的依據(jù)是socket pair，于是失暂，TCP協(xié)議就認(rèn)為那個(gè)延遲的數(shù)據(jù)是屬于新連接的彼宠，這樣就和真正的新連接的數(shù)據(jù)包發(fā)生混淆了。所以TCP連接還要在TIME_WAIT狀態(tài)等待2倍MSL弟塞，這樣可以保證本次連接的所有數(shù)據(jù)都從網(wǎng)絡(luò)中消失凭峡。

PS：

• 三次握手：
  張三：李四你在嗎？
  李四：我在决记，張三你還在嗎摧冀？
  張三：張三我也還在，開(kāi)始講電話系宫。
• 四次揮手：
  張三：李四索昂，我要掛電話了。
  李四：好扩借，我先拿紙寫下你剛才說(shuō)的地址（處理數(shù)據(jù)）椒惨，寫好了在跟你說(shuō)（張三處于半關(guān)閉狀態(tài)，只聽(tīng)不說(shuō)）潮罪。
  李四：張三康谆，我寫好啦（處理完數(shù)據(jù)）领斥，可以掛電話了。
  張三：好的李四沃暗，你掛吧月洛。（李四掛了）聽(tīng)到嘟嘟的聲音（2MSL后），張三也掛了描睦。

UDP：

• UDP協(xié)議在IP協(xié)議上增加了復(fù)用膊存、分用和差錯(cuò)檢測(cè)功能导而。UDP的特點(diǎn)：
  1)是無(wú)連接的忱叭。相比于TCP協(xié)議，UDP協(xié)議在傳送數(shù)據(jù)前不需要建立連接今艺，當(dāng)然也就沒(méi)有釋放連接韵丑。
  2)是盡最大努力交付的。也就是說(shuō)UDP協(xié)議無(wú)法保證數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的交付到目的主機(jī)虚缎。也不需要對(duì)接收到的UDP報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)撵彻。
  3)是面向報(bào)文的。也就是說(shuō)UDP協(xié)議將應(yīng)用層傳輸下來(lái)的數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)UDP包中实牡，不進(jìn)行拆分或合并陌僵。
  因此，運(yùn)輸層在收到對(duì)方的UDP包后创坞，會(huì)去掉首部后碗短，將數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的交給應(yīng)用進(jìn)程。
  4)沒(méi)有擁塞控制题涨。因此UDP協(xié)議的發(fā)送速率不送網(wǎng)絡(luò)的擁塞度影響偎谁。
  5)UDP支持一對(duì)一、一對(duì)多纲堵、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信巡雨。
  6)UDP的頭部占用較小，只占用8個(gè)字節(jié)席函。