對于TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，大家應(yīng)該都有所耳聞。TCP協(xié)議和UDP協(xié)議都工作在傳輸層，他們的目標(biāo)都是在應(yīng)用之間傳輸數(shù)據(jù)。我們常用的網(wǎng)絡(luò)通信，比如瀏覽網(wǎng)頁，查看郵件，電話通信等，都是通過這兩種協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?/p>

01、TCP與UDP的區(qū)別

這兩種協(xié)議有什么區(qū)別呢？他們又是如何工作的？跟著文檔君往下看~

TCP協(xié)議和UDP協(xié)議最核心的區(qū)別是什么？看看下邊圖片你就知道了。

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。可靠性，是TCP的最大特點，主要體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)無丟失、無錯誤、無失序、無重復(fù)到達(dá)。就如同上圖，TCP能將“孩子”（數(shù)據(jù)包）十分安全地傳送給接收者。

UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是一種無連接、不可靠、快速傳輸?shù)膫鬏攲油ㄐ艆f(xié)議。快速傳輸，是UDP的最大特點，主要體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)發(fā)送前，不需要提前建立連接，能更高效地傳輸數(shù)據(jù)，但可靠性無法保證。就如同上圖，UDP只負(fù)責(zé)把“孩子”（數(shù)據(jù)包）送出去，不管接收者有無收到。

直觀感受了TCP協(xié)議與UDP協(xié)議的區(qū)別后，咱們來看看TCP協(xié)議是如何工作的？

02、TCP是如何工作的？

TCP通信的連接管理機(jī)制(可靠機(jī)制)總結(jié)為：三次握手建立連接，四次揮手?jǐn)嚅_連接。

< 三次握手建立連接 >

TCP 是面向連接的協(xié)議，所以每次發(fā)出的請求都需要對方進(jìn)行確認(rèn)。TCP 客戶端與 TCP 服務(wù)器在通信之前需要完成三次握手才能建立連接。

第一次握手

目的：這是一個請求建立連接的數(shù)據(jù)包，客戶端先向服務(wù)器發(fā)送一個同步數(shù)據(jù)包。

數(shù)據(jù)包的TCP首部內(nèi)容：

• 同步SYN=1（客戶端請求建立連接）
• 序號seq=x（客戶端所傳送數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號）

第二次握手

目的：服務(wù)器收到客戶端發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)包后，判斷出為主動建立連接的數(shù)據(jù)包。若服務(wù)器同意連接，則服務(wù)器發(fā)送一個數(shù)據(jù)包進(jìn)行回應(yīng)。

數(shù)據(jù)包的TCP首部內(nèi)容：

• 同步SYN=1（服務(wù)器建立連接）
• 確認(rèn)標(biāo)記ACK=1（服務(wù)器同意連接）
• 序號seq=y（服務(wù)器所傳送數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號）
• 確認(rèn)號ack=x+1（已經(jīng)收到客戶端發(fā)送的x個字節(jié)數(shù)據(jù)，并告訴客戶端下次應(yīng)從數(shù)據(jù)的第x+1個字節(jié)開始發(fā)送）

第三次握手

目的：客戶端收到服務(wù)器的確認(rèn)之后，再給服務(wù)器發(fā)送一個數(shù)據(jù)包。

數(shù)據(jù)包的TCP首部內(nèi)容：

• 同步SYN=1（雙方已同意建立連接）
• 確認(rèn)標(biāo)記ACK=1（收到服務(wù)器的確認(rèn)數(shù)據(jù)包）
• 序號seq=x+1（發(fā)出的數(shù)據(jù)包就是數(shù)據(jù)的第x+1個字節(jié)）
• 確認(rèn)號ack=y+1（收到服務(wù)器發(fā)送y字節(jié)數(shù)據(jù)，并告訴服務(wù)器下次應(yīng)從數(shù)據(jù)的第y+1個字節(jié)開始發(fā)送）

Tips

在客戶端與服務(wù)器端傳輸?shù)腡CP數(shù)據(jù)中，雙方的序號seq和確認(rèn)號ack的值，都是在彼此seq和ack值的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算的，這樣做保證了TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B貫性。一旦出現(xiàn)某一方發(fā)出的TCP數(shù)據(jù)丟失，便無法繼續(xù)"握手"，以此確保了"三次握手"的順利完成。

< 四次揮手?jǐn)嚅_連接 >

聚散終有時，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，TCP客戶端與TCP服務(wù)器需要通過四次會話斷開連接，這個過程我們稱之為四次揮手。

第一次揮手

目的：客戶端向服務(wù)器發(fā)送連接釋放的請求數(shù)據(jù)包，并停止發(fā)送數(shù)據(jù)。

在連接釋放數(shù)據(jù)包的TCP首部中：

• 終止FIN=1（客戶端要主動釋放客戶端和服務(wù)器的TCP連接）
• 序號seq=x（x由客戶端指定。隨后等待服務(wù)器的確認(rèn)）

第二次揮手

目的：服務(wù)器在收到連接釋放的報文之后，給客戶端發(fā)送確認(rèn)報文。因此，客戶端到服務(wù)器方向上的連接釋放，TCP連接此時處于半關(guān)閉狀態(tài)。半閉因為客戶端已無法發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)器，半開因為服務(wù)器仍可以發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端并被其接收。

在服務(wù)器發(fā)送給客戶端確認(rèn)報文的TCP首部中：

• 確認(rèn)標(biāo)記ACK=1（收到了客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，同意客戶端釋放連接）
• 確認(rèn)號ack=x+1（在收到客戶端報文的基礎(chǔ)上，將其序號seq值加1作為本段報文確認(rèn)號ack的值）
• 序號seq=y（y由服務(wù)器指定。隨后等待客戶端的確認(rèn)）

第三次揮手

目的：若服務(wù)器已停止向客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)，則釋放連接，并向客戶端發(fā)送確認(rèn)報文。

在確認(rèn)報文的TCP首部中：

• 終止FIN=1（服務(wù)器釋放服務(wù)器到客戶端的TCP連接，不再向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)）
• 確認(rèn)標(biāo)記ACK=1（服務(wù)器對客戶端的數(shù)據(jù)傳送完畢）
• 確認(rèn)號ack=x+1（在收到客戶端報文的基礎(chǔ)上，將其序號seq值加1作為本段報文確認(rèn)號ack的值）
• 序號seq=z（z由服務(wù)器指定。隨后等待客戶端的確認(rèn)）

第四次揮手

目的：客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報文段后，向服務(wù)器發(fā)出確認(rèn)報文。

在確認(rèn)報文的TCP首部中：

• 終止FIN = 1（客戶端和服務(wù)器斷開連接）
• 確認(rèn)標(biāo)記ACK=1（收到服務(wù)器的確認(rèn)報文，并同意服務(wù)器釋放連接）
• 確認(rèn)號ack=z+1（在收到服務(wù)端報文的基礎(chǔ)上，將其序號seq值加1作為本段報文確認(rèn)號ack的值）
• 序列號seq=x+1（在收到服務(wù)端報文的基礎(chǔ)上，將其確認(rèn)號作為本段報文序列號的值）

了解完TCP后，再來了解一下UDP是如何工作的~

03UDP是如何工作的？

UDP協(xié)議是面向無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接（無TCP協(xié)議復(fù)雜的三次握手，四次揮手的過程），發(fā)送數(shù)據(jù)就是簡單的把數(shù)據(jù)包封裝一下，然后從網(wǎng)卡發(fā)出去，數(shù)據(jù)包之間并沒有狀態(tài)上的聯(lián)系。UDP 協(xié)議基本上是 IP 協(xié)議與上層協(xié)議的接口，UDP協(xié)議使用IP層提供的服務(wù)將應(yīng)用層得到的數(shù)據(jù)從一臺主機(jī)的某個應(yīng)用進(jìn)程傳遞到另一臺主機(jī)的某個應(yīng)用進(jìn)程。

舉個栗子~

當(dāng)傳輸層從IP層收到UDP數(shù)據(jù)報文時，根據(jù)UDP數(shù)據(jù)報文首部中的目的端口，把UDP數(shù)據(jù)報文通過相應(yīng)的端口傳遞給應(yīng)用進(jìn)程，如下圖所示。

如上圖中應(yīng)用進(jìn)程4與端口2，如果接收方UDP發(fā)現(xiàn)收到的報文中的目的端口號不正確(即不存在對應(yīng)于端口號的應(yīng)用進(jìn)程)，則丟棄該報文，并由ICMP發(fā)送“端口不可達(dá)"差錯報文給發(fā)送方。

Tips

ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制報文協(xié)議）是TCP/IP協(xié)議簇的一個子協(xié)議，用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息。控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。

04總結(jié)一下

數(shù)據(jù)傳輸看似簡單，其實非常智慧~

TCP和UDP服務(wù)的是程序，但程序和人是一樣的，可以你來我往進(jìn)行交流，也可以一股腦的傾訴。TCP就是彼此之間坦誠交流。消息有沒有收到，收到的信息是否一致，都可以有及時的反饋。

優(yōu)點：可靠。

缺點：傳輸速率慢。

適用場景：通信軟件的賬戶登錄、支付等相關(guān)功能，采用可靠的TCP。

UDP就是傾訴，我不管你有沒有聽進(jìn)去，不管你有無反饋，我就要不停地說。

優(yōu)點：傳輸速率快。

缺點：不可靠。

適用場景：QQ、微信等即時通信軟件進(jìn)行點對點通信，或者音視頻通話時，通常采用傳輸快速的UDP。

TCP和UDP各有優(yōu)缺點，就看你實際需求啦~

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