TCP 是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

  • 面向连接：一定是「一对一」才能连接，不能像 UDP 协议 可以一个主机同时向多个主机发送消息，也就是一对多是无法做到的；
  • 可靠的：无论的网络链路中出现了怎样的链路变化，TCP 都可以保证一个报文一定能够到达接收端；

  • 字节流：消息是「没有边界」的，所以无论我们消息有多大都可以进行传输。并且消息是「有序的」，当「前一个」消息没有收到的时候，即使它先收到了后面的字节已经收到，那么也不能扔给应用层去处理，同时对「重复」的报文会自动丢弃。

    TCP报文

    CP报文是TCP层传输的数据单元，也叫报文段。
    1、端口号：用来标识同一台计算机的不同的应用进程。
    1）源端口：源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。
    2）目的端口：端口指明接收方计算机上的应用程序接口。
    TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。
    2、序号和确认号：是TCP可靠传输的关键部分。序号是本报文段发送的数据组的第一个字节的序号。在TCP传送的流中，每一个字节一个序号。e.g.一个报文段的序号为300，此报文段数据部分共有100字节，则下一个报文段的序号为400。所以序号确保了TCP传输的有序性。确认号，即ACK，指明下一个期待收到的字节序号，表明该序号之前的所有数据已经正确无误的收到。确认号只有当ACK标志为1时才有效。比如建立连接时，SYN报文的ACK标志位为0。
    3、数据偏移／首部长度：4bits。由于首部可能含有可选项内容，因此TCP报头的长度是不确定的，报头不包含任何任选字段则长度为20字节，4位首部长度字段所能表示的最大值为1111，转化为10进制为15，1532/8 = 60，故报头最大长度为60字节。首部长度也叫数据偏移，是因为首部长度实际上指示了数据区在报文段中的起始偏移值。
    4、保留：为将来定义新的用途保留，现在一般置0。
    5、控制位：URG ACK PSH RST SYN FIN，共6个，每一个标志位表示一个控制功能。
    1）URG：紧急指针标志，为1时表示紧急指针有效，为0则忽略紧急指针。
    2）ACK：确认序号标志，为1时表示确认号有效，为0表示报文中不含确认信息，忽略确认号字段。
    3）PSH：push标志，为1表示是带有push标志的数据，指示接收方在接收到该报文段以后，应尽快将这个报文段交给应用程序，而不是在缓冲区排队。
    4）RST：重置连接标志，用于重置由于主机崩溃或其他原因而出现错误的连接。或者用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。
    5）SYN：同步序号，用于建立连接过程，在连接请求中，SYN=1和ACK=0表示该数据段没有使用捎带的确认域，而连接应答捎带一个确认，即SYN=1和ACK=1。
    6）FIN：finish标志，用于释放连接，为1时表示发送方已经没有数据发送了，即关闭本方数据流。
    6、窗口：滑动窗口大小，用来告知发送端接受端的缓存大小，以此控制发送端发送数据的速率，从而达到流量控制。窗口大小时一个16bit字段，因而窗口大小最大为65535。
    7、校验和：奇偶校验，此校验和是对整个的 TCP 报文段，包括 TCP 头部和 TCP 数据，以 16 位字进行计算所得。由发送端计算和存储，并由接收端进行验证。
    8、紧急指针：只有当 URG 标志置 1 时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和顺序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。 TCP 的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。
    9、选项和填充：最常见的可选字段是最长报文大小，又称为MSS（Maximum Segment Size），每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志为1的那个段）中指明这个选项，它表示本端所能接受的最大报文段的长度。选项长度不一定是32位的整数倍，所以要加填充位，即在这个字段中加入额外的零，以保证TCP头是32的整数倍。
    *10、数据部分    ： TCP 报文段中的数据部分是可选的。在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有 TCP 首部。如果一方没有数据要发送，也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超时的许多情况中，也会发送不带任何数据的报文段。
    TCP 四元组可以唯一的确定一个连接，四元组包括如下：

  • 源地址

  • 源端口
  • 目的地址
  • 目的端口

UDP 和 TCP 有什么区别呢？分别的应用场景是？
TCP 和 UDP 区别：
1. 连接

  • TCP 是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接。
  • UDP 是不需要连接，即刻传输数据。

2. 服务对象

  • TCP 是一对一的两点服务，即一条连接只有两个端点。
  • UDP 支持一对一、一对多、多对多的交互通信

3. 可靠性

  • TCP 是可靠交付数据的，数据可以无差错、不丢失、不重复、按需到达。
  • UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。

4. 拥塞控制、流量控制

  • TCP 有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性。
  • UDP 则没有，即使网络非常拥堵了，也不会影响 UDP 的发送速率。

5. 首部开销

  • TCP 首部长度较长，会有一定的开销，首部在没有使用「选项」字段时是 20 个字节，如果使用了「选项」字段则会变长的。
  • UDP 首部只有 8 个字节，并且是固定不变的，开销较小。

TCP 和 UDP 应用场景：
由于 TCP 是面向连接，能保证数据的可靠性交付，因此经常用于：

  • FTP 文件传输
  • HTTP / HTTPS

由于 UDP 面向无连接，它可以随时发送数据，再加上UDP本身的处理既简单又高效，因此经常用于：

  • 包总量较少的通信，如 DNS 、SNMP 等
  • 视频、音频等多媒体通信
  • 广播通信

UDP协议为什么“不可靠”

TCP的报头多了好多项，顺序号、应答号等等。
在TCP协议中使用了接收确认和重传机制。这样每一次信息的传输都经过了像三次握手那样的一个过程，使得每一个信息都能保证到达，是可靠的。
而UDP是尽力传送，没有应答和重传机制，UDP只是将信息发送出去，对方收不收到也不进行应答。所以UDP协议是不可靠的。
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UDP协议只是在原有的基础上增加了源端口、目标端口、长度、校验和4个字段，甚至源端口跟校验和都可以不要。所以UDP协议

  • 不保证消息交付：不确认，不重传，无超时
  • 不保证交付顺序：不设置包序号，不重排，不会发生队首阻塞
  • 不跟踪连接状态： 不必建立连接或重启状态机
  • 不需要拥塞控制： 不内置客户端或网络反馈机制