快速回顾计算机网络（主要是TCP和UDP）

首先，回顾一下OSI的7层：

1物理层，比特流的透明传输
2数据链路层，通过差错控制和流量控制，使有差错的物理线路变为无差错的数据连接。MAC层网络介质的访问控制。LLC差错校验、流量控制、链路控制。交换机
3网络层，通信子网的最高层，向资源子网提供服务。路由选择路由选择路由选择。路由器
4传输层，传送报文，报文分割。
5会话层，向表示层提供建立和使用连接的方法，会话。建立和断开连接，连接时长。
6表示层，处理用户信息的表示，编码，数据格式转换，加解密。
7应用层，ftp，telnet等

看了一部分面经，技术岗普遍会问到TCP和UDP的问题。这里先解释一下TCP和UDP的特点，再比较和总结一下应用场景。

一点点不重要的信息作为引入：

TCP在IP报文的协议号是6。
UDP在IP报文的协议号是17。
在第二层的数据，我们把它叫Frame（数据帧），在第三层的数据叫Packet（数据包），第四层的数据叫Segment（数据段）。

 

TCP

 

传输控制协议，传输效率低，可靠性强。

TCP头一般占20个字节。当选项字段给出首部中32 bit字的数目，这个字段占4bit(最多能 表示15个32bit的的字，即4*15=60个字节的首部长度)，因此TCP最多有60字节的首部，后面的填充字段负责填充。

TCP头部包括：

1. 源端口、目的端口。用于标记进程。分别占用16位，表示源端口号和目的端口号;用于区别主机中的不同进程， 而IP地址是用来区分不同的主机的，源端口号和目的端口号配合上IP首部中的源IP地址和目的IP地址就能唯一 的确定一个TCP连接；
2. 序号，它表示在这个报文段中的的第一个数据 字节在数据流中的序号;主要用来解决网络报乱序的问题；
3. 确认序列号，包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号，因此，确认序号应 当是上次已成功收到数据字节序号加1。

TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。TCP就是特别负责，所以占用的资源会多一点，传的会慢一点，但是可靠就是它的优点。

 

建立连接的三次握手，SYN同步占主导，可以理解为：

a ->我的开始序号-> b

a <-我的开始序号，你的看到了下一个<- b

a -> 我也看到你的了下一个-> b

交换了开始序号之后，连接成功。

 

断开连接的四次挥手，FIN结束占主导，同样可以理解：

a ->我的最后一个序号，你的下一个-> b

a <-了解了下一个<- b

a <-我的最后一个序号<- b

a -> 了解了下一个-> b

交换了结束序号之后，都不会再收到对方的下一个字节，连接关闭。

 

UDP

用户数据报协议，适用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据。

UDP头占8个字节。

UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

 

比较

1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2、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
3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的，UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4、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
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

7、TCP易受DOS、DDOS、CC等攻击；UDP易受UDPflood等攻击

 

一些应用场景

什么时候应该使用TCP： 当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。 在日常生活中，常见使用TCP协议的应用如下： 浏览器，用的HTTP；FlashFXP，用的FTP； Outlook，用的POP、SMTP； Putty，用的Telnet、SSH；QQ文件传输  

什么时候应该使用UDP： 当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。 比如，日常生活中，常见使用UDP协议的应用如下： QQ语音 QQ视频 TFTP 

 

TCP和UDP之上的应用层协议

TCP对应的协议：

（1） FTP：定义了文件传输协议，使用21端口。

（2） Telnet：一种用于远程登陆的端口，使用23端口，用户可以以自己的身份远程连接到计算机上，可提供基于DOS模式下的通信服务。

（3） SMTP：邮件传送协议，用于发送邮件。服务器开放的是25号端口。

（4） POP3：它是和SMTP对应，POP3用于接收邮件。POP3协议所用的是110端口。

（5）HTTP：是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

 

UDP对应的协议：

（1） BOOTP(Boot Protocol，启动协议) ，应用于无盘设备

（2） SNMP：简单网络管理协议，使用161号端口，是用来管理网络设备的。由于网络设备很多，无连接的服务就体现出其优势。

（3） TFTP(Trival File Tran敏感词er Protocal)，简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。

（4）NFS（网络文件系统） 

（5）SNMP(Simple Network Management Protocol, 简单网络管理协议) ，用于网络信息的收集和网络管理

（6）DHCP 自动分配网址

（7）NTP(Network Time Protocol，网络时间协议) ，用于网络同步

 

DNS既基于TCP，又基于UDP。在进行区域传输的时候使用TCP协议，其它时候则使用UDP协议；
　　DNS的规范规定了2种类型的DNS服务器，一个叫主DNS服务器，一个叫辅助DNS服务器。在一个区中主DNS服务器从自己本机的数据文件中读取该区的DNS数据信息，而辅助DNS服务器则从区的主DNS服务器中读取该区的DNS数据信息。当一个辅助DNS服务器启动时，它需要与主DNS服务器通信，并加载数据信息，这就叫做区传送（zone transfer）。

为什么既使用TCP又使用UDP？
　　首先了解一下TCP与UDP传送字节的长度限制，UDP报文的最大长度为512字节，而TCP则允许报文长度超过512字节。当DNS查询超过512字节时，协议的TC标志出现删除标志，这时则使用TCP发送。通常传统的UDP报文一般不会大于512字节。

Socket，网络层的ip地址可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。