TCP 与 UDP 的区别 & 三次握手 & 四次握手

先说结论:

1.TCP基于连接,UDP基于非连接 (TCP:传输层控制协议;UDP:用户数据报协议)

主要区别

TCP传输数据稳定可靠,适用于对网络通讯质量要求较高的场景,需要准确无误的传输给对方:比如传输文件,发送邮件,浏览网页等
UDP的优点是速度快,但是可能产生丢包,所以适用于对实时性要求较高,但是对少量丢包并没有太大要求的场景:比如域名查询,语音通话,视频直播等,还有一个最重要的场景:隧道网络 (VPN,还有在SDN中用到的VXLAN)

三次握手

三次握手是建立连接的过程。
1.当客户端向服务端发起连接时,会先发一包连接请求数据询问能否建立连接,这包数据称之为SYN包
2.如果服务端同意连接,则回复一包SYN+ACK包
3.客户端收到之后回复一包ACK包,连接就建立了。因为这个过程中互相发送了三包数据,所以叫三次握手

Q:为什么不是两次,服务端回复完SYN+ACK之后就建立连接?
A:为了防止因为已失效的请求报文突然又传到服务器引起错误。

若客户端发送SYN1包给服务端请求建立连接,但是因为某些原因没有到达服务器,在中间某个网络节点产生了**滞留 **=>
为了建立连接,客户端会重发SYN包,正常送达,服务端回复SYN+ACK包之后建立起连接,

但是此时第一包数据阻塞的网络节点突然恢复,第一包SYN包又送达服务端,这时服务端会误认为是客户端又发起了一个新的连接,从而在两次握手之后进入等待数据状态,服务端认为是2个连接,而客户端认为是1个连接,状态不一致

如果在三次握手的情况下,服务端收不到最后的ACK包,也不会建立连接
所以三次握手本质上来说,就是为了解决网络信道不可靠的问题


TCP需要在不可靠的信道上需要进行可靠的连接

1.如何处理 丢包、乱序问题
TCP协议为每一个连接建立了一个发送缓冲区,从建立连接后的第一个字节的序列号为0,后面每个字节的序列号就会增加1,发送数据时,从发送缓冲区取一部分数据组成发送报文,在其TCP协议头中会附带序列号和长度,接收端在收到数据后,需要回复确认报文,确认报文中的ACK等于接收序列号加长度,也就是下一包数据需要发送的起始序列号,这样一问一答的发送方式能够使发送端确认发送的数据已经被对方收到,发送端也可以一次发送连续的多包数据,接收端只需要回复一次ACK就可以了。这样发送端可以把待发送的数据分割成一系列的碎片,发送到对端 --> 对端根据序列号和长度,在接收后重构出来完整的数据,假设其中丢失了某些数据包,在接收端可以要求发送端重传,比如丢失了100~199这100个字节,接收端 向 发送端 发送ACK=100的报文,发送端收到后重传这一包数据,接收端进行补齐,以上过程不区分客户端和服务端。TCP连接是全双工的,对于两端来说均采用上述机制。

四次挥手

四次挥手:处于连接状态的客户端和服务端都可以发起关闭连接请求,此时需要四次挥手来进行连接关闭
1.假设客户端主动发起连接关闭请求,客户端需要向服务端发起一包FIN包,表示要关闭连接,自己进入终止等待1状态,这是第一次挥手

2.收到FIN包后,服务端发送一包ACK包,表示自己进入了关闭等待状态,客户端进入终止等待2状态。这是第二次挥手,服务端此时还可以发送未发送的数据,而客户端还可以接收数据

3.待服务端发送完数据之后,服务端发送一包FIN包,进入最后确认状态。这是第三次挥手

4.客户端收到之后回复ACK包,进入超时等待状态,经过超时时间后关闭连接,而服务端收到ACK包后,立即关闭连接。这是第四次挥手

Q:为什么客户端需要等待超时时间
A:为了保证对方已收到ACK包,因为假设客户端发送完最后一包ACK包后就释放了连接,一旦ACK包在网络中丢失,服务端将一直停留在最后确认状态,如果客户端发送最后一包ACK包后,等待一段时间,这时服务端因为没有收到ACK包,会重发FIN包,客户端会响应这个FIN包,重发ACK包并刷新超时时间,这个机制跟三次握手一样,也是为了保证在不可靠的网络链路中进行可靠的连接断开确认

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UDP协议:基于非连接,发送数据就是简单的把数据包封装一下,然后从网卡发出去就可以了,数据包之间并没有状态上的联系,正因为UDP这种简单的处理方式,导致他的性能损耗非常少,对于CPU,内存资源的占用也小于TCP,但是对于网络传输过程中产生的丢包,UDP协议并不能保证。所以UDP在传输稳定性上要弱于TCP

所以主要区别是:
TCP传输数据稳定可靠,适用于对网络通讯质量要求较高的场景,需要准确无误的传输给对方:比如传输文件,发送邮件,浏览网页等
UDP的优点是速度快,但是可能产生丢包,所以适用于对实时性要求较高,但是对少量丢包并没有太大要求的场景:比如域名查询,语音通话,视频直播等,还有一个最重要的场景:隧道网络 (VPN,还有在SDN中用到的VXLAN)

posted @ 2021-09-08 15:03  ztw1002  阅读(230)  评论(0编辑  收藏  举报