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對于TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，大家應該都有所耳聞。TCP協(xié)議和UDP協(xié)議都工作在傳輸層，他們的目標都是在應用之間傳輸數據。我們常用的網(wǎng)絡(luò )通信，比如瀏覽網(wǎng)頁(yè)，查看郵件，電話(huà)通信等，都是通過(guò)這兩種協(xié)議來(lái)進(jìn)行數據傳輸的。

01 TCP與UDP的區別

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

TCP協(xié)議和UDP協(xié)議最核心的區別是什么？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、基于字節流的傳輸層通信協(xié)議?？煽啃?，是TCP的最 大特點(diǎn)，主要體現在：數據無(wú)丟失、無(wú)錯誤、無(wú)失序、無(wú)重復到達。就如同上圖，TCP能將“孩子”（數據包）十分安全地傳送給接收者。

UDP（User Datagram Protocol，用戶(hù)數據報協(xié)議）是一種無(wú)連接、不可靠、快速傳輸的傳輸層通信協(xié)議?？焖賯鬏?，是UDP的最 大特點(diǎn)，主要體現在：數據發(fā)送前，不需要提前建立連接，能更高效地傳輸數據，但可靠性無(wú)法保證。就如同上圖，UDP只負責把“孩子”（數據包）送出去，不管接收者有無(wú)收到。

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

  02 TCP是如何工作的？

TCP通信的連接管理機制(可靠機制)總結為：三次握手建立連接，四次揮手斷開(kāi)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。TCP 客戶(hù)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(gè)請求建立連接的數據包，客戶(hù)端先向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)同步數據包。

數據包的TCP首部?jì)热?/strong>：

同步SYN=1（客戶(hù)端請求建立連接）

序號seq=x（客戶(hù)端所傳送數據的第 一個(gè)字節的序號）

第二次握手

目的：服務(wù)器收到客戶(hù)端發(fā)送的第 一個(gè)數據包后，判斷出為主動(dòng)建立連接的數據包。若服務(wù)器同意連接，則服務(wù)器發(fā)送一個(gè)數據包進(jìn)行回應。

數據包的TCP首部?jì)热?/strong>：

同步SYN=1（服務(wù)器建立連接）

確認標記ACK=1（服務(wù)器同意連接）

序號seq=y（服務(wù)器所傳送數據的第 一個(gè)字節的序號）

確認號ack=x+1（已經(jīng)收到客戶(hù)端發(fā)送的x個(gè)字節數據，并告訴客戶(hù)端下次應從數據的第x+1個(gè)字節開(kāi)始發(fā)送）

第三次握手

目的：客戶(hù)端收到服務(wù)器的確認之后，再給服務(wù)器發(fā)送一個(gè)數據包。

數據包的TCP首部?jì)热?/strong>：

同步SYN=1（雙方已同意建立連接）

確認標記ACK=1（收到服務(wù)器的確認數據包）

序號seq=x+1（發(fā)出的數據包就是數據的第x+1個(gè)字節）

確認號ack=y+1（收到服務(wù)器發(fā)送y字節數據，并告訴服務(wù)器下次應從數據的第y+1個(gè)字節開(kāi)始發(fā)送）

  Tips

在客戶(hù)端與服務(wù)器端傳輸的TCP數據中，雙方的序號seq和確認號ack的值，都是在彼此seq和ack值的基礎上進(jìn)行計算的，這樣做保證了TCP數據傳輸的連貫性。一旦出現某一方發(fā)出的TCP數據丟失，便無(wú)法繼續"握手"，以此確保了"三次握手"的順利完成。

< 四次揮手斷開(kāi)連接 >

聚散終有時(shí)，當數據傳輸完成后，TCP客戶(hù)端與TCP服務(wù)器需要通過(guò)四次會(huì )話(huà)斷開(kāi)連接，這個(gè)過(guò)程我們稱(chēng)之為四次揮手。

第 一次揮手

目的：客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送連接釋放的請求數據包，并停止發(fā)送數據。

在連接釋放數據包的TCP首部中：

終止FIN=1（客戶(hù)端要主動(dòng)釋放客戶(hù)端和服務(wù)器的TCP連接）

序號seq=x（x由客戶(hù)端指定。隨后等待服務(wù)器的確認）

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(hù)端發(fā)送確認報文。因此，客戶(hù)端到服務(wù)器方向上的連接釋放，TCP連接此時(shí)處于半關(guān)閉狀態(tài)。半閉因為客戶(hù)端已無(wú)法發(fā)送數據給服務(wù)器，半開(kāi)因為服務(wù)器仍可以發(fā)送數據給客戶(hù)端并被其接收。

在服務(wù)器發(fā)送給客戶(hù)端確認報文的TCP首部中：

確認標記ACK=1（收到了客戶(hù)端發(fā)送的數據包，同意客戶(hù)端釋放連接）

確認號ack=x+1（在收到客戶(hù)端報文的基礎上，將其序號seq值加1作為本段報文確認號ack的值）

序號seq=y（y由服務(wù)器指定。隨后等待客戶(hù)端的確認）

第三次揮手

目的：若服務(wù)器已停止向客戶(hù)端發(fā)送的數據，則釋放連接，并向客戶(hù)端發(fā)送確認報文。

在確認報文的TCP首部中：

終止FIN=1（服務(wù)器釋放服務(wù)器到客戶(hù)端的TCP連接，不再向客戶(hù)端發(fā)送數據）

確認標記ACK=1（服務(wù)器對客戶(hù)端的數據傳送完畢）

確認號ack=x+1（在收到客戶(hù)端報文的基礎上，將其序號seq值加1作為本段報文確認號ack的值）

序號seq=z（z由服務(wù)器指定。隨后等待客戶(hù)端的確認）

第四次揮手

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

在確認報文的TCP首部中：

終止FIN = 1（客戶(hù)端和服務(wù)器斷開(kāi)連接）

確認標記ACK=1（收到服務(wù)器的確認報文，并同意服務(wù)器釋放連接）

確認號ack=z+1（在收到服務(wù)端報文的基礎上，將其序號seq值加1作為本段報文確認號ack的值）

序列號seq=x+1（在收到服務(wù)端報文的基礎上，將其確認號作為本段報文序列號的值）

了解完TCP后，再來(lái)了解一下UDP是如何工作的~

  03 UDP是如何工作的？

UDP協(xié)議是面向無(wú)連接的，即發(fā)送數據之前不需要建立連接（無(wú)TCP協(xié)議復雜的三次握手，四次揮手的過(guò)程），發(fā)送數據就是簡(jiǎn)單的把數據包封裝一下，然后從網(wǎng)卡發(fā)出去，數據包之間并沒(méi)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)將應用層得到的數據從一臺主機的某個(gè)應用進(jìn)程傳遞到另一臺主機的某個(gè)應用進(jìn)程。

舉個(gè)栗子~

當傳輸層從IP層收到UDP數據報文時(shí)，根據UDP數據報文首部中的目的端口，把UDP數據報文通過(guò)相應的端口傳遞給應用進(jìn)程，如下圖所示。

如上圖中應用進(jìn)程4與端口2，如果接收方UDP發(fā)現收到的報文中的目的端口號不正確(即不存在對應于端口號的應用進(jìn)程)，則丟棄該報文，并由ICMP發(fā)送“端口不可達"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(gè)子協(xié)議，用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息?？刂葡⑹侵?span style="text-decoration:underline;">網(wǎng)絡(luò )通不通、主機是否可達、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò )本身的消息。

  04 總結一下

數據傳輸看似簡(jiǎn)單，其實(shí)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(lái)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(méi)有收到，收到的信息是否一致，都可以有及時(shí)的反饋。

優(yōu)點(diǎn)：可靠。

缺點(diǎn)：傳輸速率慢。

適用場(chǎng)景：通信軟件的賬戶(hù)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(méi)有聽(tīng)進(jìn)去，不管你有無(wú)反饋，我就要不停地說(shuō)。

優(yōu)點(diǎn)：傳輸速率快。

缺點(diǎn)：不可靠。

適用場(chǎng)景：QQ、微信等即時(shí)通信軟件進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信，或者音視頻通話(huà)時(shí)，通常采用傳輸快速的UDP。

TCP和UDP各有優(yōu)缺點(diǎn)，就看你實(shí)際需求啦~