TCP协议 VS UDP协议

TCP协议

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)

特点：

1. TCP是面向连接的服务，可靠的进程到进程通信的协议（重传机制）
2. TCP报文段封装在IP数据包中
3. IP首部 + TCP报文段（包含TCP包头，应用层数据）

TCP包头

1. 源端口号（16bit），是客户端进程随机生成的，一般是从50000开始的
2. 目标端口号（16bit），一般是服务器固定的
3. 序列号（32bit,seq），TCP为每个字节都进行了编号
4. 确认号（32bit,ack），通过ack来确认每个字节是否收到，判断是否需要重传
5. 首部长度（4bit）
6. 保留（6bit）
7. 六个控制位（开关位，占1Bit）
   • URG，置为1时，紧急指针才能使用（紧急位）（了解）
   • ACK，跟确认号是开关和灯泡的关系，置为1时，确认号才能使用
   • PSH，为0时，不需要将数据推送到应用层，为1时，将数据推送到应用层（推送位）（了解）
   • RST，应用层出现故障时，置为1，强制断开会话（强制断开连接位）
   • SYN,置为1时请求建立连接（建立连接位，同步位，对方会发送包表示自己也置为1表示连接已经建立）建立连接成功后会置为0
   • FIN，置为1时断开连接（请求断开连接位，对方会发包表示确认，但是只是一个确认包，单向断开）
8. 窗口大小（16Bit），流量控制，拥塞控制
9. 校验和（16Bit），校验整个TCP段
10. 紧急指针（16Bit）
11. 选项

TCP的三次握手

1. 客户端发送SYN报文（Seq=x,SYN=1）
2. 服务器收到报文后，发送SYN+ACK报文（Seq=y,ack=x+1,SYN=1,ACK=1）（ack=x+1表示我已经收到你的报文了）
3. PC1收到报文后，发送ACK报文（Seq=x+1,ack=y+1,ACK=1）（此时SYN值已经置为0，SYN值只有在三次握手的前两次为1）

TCP的四次挥手

• TCP的四次握手断开连接（两次单向断开）
  1. PC1发送FIN/ACK(FIN=1,ACK=1)（请求断开连接，应用层已经断开连接了）
  2. PC2收到报文，发送ACK报文（ACK=1，单向断开）将缓存中的数据发送（有就发送，没有就走第三步）
  3. PC2发送FIN/ACK报文（FIN=1，ACK=1）（请求断开连接）
  4. PC1传输层发送ACK报文（ACK=1） 会话正式解除

TCP的重传机制

当PC端每发送一个报文，都会开启一个计时器，如果没有回包（超过了计时器时间），就会重新发送一次

TCP的安全问题

• TCP半连接，SYN Flodd攻击/SYN泛洪攻击，不断发送SYN报文
• 反射式SYN泛洪攻击，黑客伪装的SYN报文中不写自己的源IP，而将源IP替换成互联网上的IP，服务器收到请求后，会发送第二次报文给互联网上的PC，但是互联网的PC并没有要求建立连接，不会作出回应。

防护：

防火墙防护原理：收到SYN报文时，防火墙并不会将报文转发给服务器，而是会“冒充”服务器给请求的人发送第二次报文，如果没有回应，则干掉这次连接。

UDP协议

UDP(User Datagram Protocol)

特点：

• 花费的开销小，传输效率较高

UDP包头

1. 源端口号（16bit）
2. 目标端口号（16bit）
3. UDP长度（16bit），用来指出UDP的总长度，为首部加上数据（四层+五层数据）
4. UDP校验和（16bit），用来完成对UDP数据的差错检验，它是UDP协议提供的唯一可靠机制

TCP VS UDP

	TCP	UDP
是否连接	面向连接	无连接
是否可靠	可靠传输，适用流量控制和拥塞控制	不可靠传输
连接对象个数	只能一对一通信	支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信
传输方式	面向字节流	面向报文
首部开销	首部最小20个字节，最大60个字节	首部开销小，仅8字节
适用场景	适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输	适用于实时应用，例如IP电话，视频会议，直播等

小结：

• TCP向上层提供面向连接的可靠服务，UDP提供无连接的不可靠服务
• UDP没有TCP传输可靠，但是可以在实时性要求高的地方应用
• 对数据准确性要求高，速度可以相对慢的，可以选用TCP