深入理解TCP、UDP协议及两者的区别

一、TCP协议:

位于传输层, 提供可靠的字节流服务。所谓的字节流服务(Byte Stream Service) 是指, 为了方便传输, 将大块数据分割成以报文段(segment) 为单位的数据包进行管理。 而可靠的传输服务是指, 能够把数据准确可靠地传给对方。 即TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割, 而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。所以,TCP连接相当于两根管道(一个用于服务器到客户端,一个用于客户端到服务器),管道里面数据传输是通过字节码传输,传输是有序的,每个字节都是一个一个来传输。

(1)、三次握手:握手过程中使用了 TCP 的标志(flag) —— SYN(synchronize) 和ACK(acknowledgement) 。

第一次握手:建立连接时,客户端A发送SYN包(SYN=j)到服务器B,并进入SYN_SEND状态,等待服务器B确认。
 第二次握手:服务器B收到SYN包,必须确认客户A的SYN(ACK=j+1),同时自己也发送一个SYN包(SYN=k),即SYN+ACK包,此时服务器B进入SYN_RECV状态。
 第三次握手:客户端A收到服务器B的SYN+ACK包,向服务器B发送确认包ACK(ACK=k+1),此包发送完毕,完成三次握手。

若在握手过程中某个阶段莫名中断, TCP 协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。 (2)、四次挥手:由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方被动关闭。

客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送。
 服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。
 服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A。
 客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。
三次握手和四次挥手:在TCP连接中,服务器端的SYN和ACK向客户端发送是一次性发送的,而在断开连接的过程中, B端向A
端发送的ACK和FIN是分两次发送的。因为在B端接收到A端的FIN后, B端可能还有数据要传输,所以先发送ACK,等B端处理完自己的事情后就可以发送FIN断开连接了。

(3)、深入理解TCP连接

由于TCP是全双工的,因此在每一个方向都必须单独关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个FIN只意味着这个方向上没有数据流动,一个TCP连接在接收到一个FIN后仍能发送数据。 首先进行关
闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。
TCP协议的连接是全双工连接,一个TCP连接存在双向的读写通道。简单来说,是“先关读,再关写” ,总共需要4个阶段。以客户机发起关闭连接为例:1.服务器读通道关闭;2.客户端写通道关闭;3.客户端读通道关闭;4.服务器写通道关闭。
关闭行为是在发起方数据发送完毕之后,给对方发出一个FIN(finish)数据段,直到接收到对方发送的FIN,且对方收到了接收确认的ACK之后,双方的数据通信完全结束,过程中每次都需要返回确认数据段ACK。

(4)、TCP使用滑动窗口机制来进行流量控制。
建立连接时,各端分配一个缓冲区用来存储接收的数据,并将缓冲区的尺寸发送给另一端。接收方发送的确认消息中包含了自己剩余的缓冲区尺寸。剩余缓冲区空间的数量叫做窗口。其实就是建立连接的双虎互相知道彼此剩余的缓冲区大小。

(5)、拥塞控制

拥塞控制:防止过多的数据注入到网路中,这样可以使网络中的路由器或链路不至于阻塞。拥塞控制是一个全局性的过程,和流量控制不同,流量控制是点对点的控制。

1、慢开始:发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd(congestion window)的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度,并且动态的变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口,另外考虑到接收方的接收能力,发送窗口可能小于拥塞窗口。思路就是:不要一开始就发送大量的数据,先试探一下网络的拥塞程度,也就是说由小到大增加拥塞窗口的大小。

为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞,还需要设置一个慢开始门限ssthresh状态变量。 ssthresh的方法如下:
当cwnd < ssthresh时,开始使用慢开始算法;当cwnd > ssthresh, 改用拥塞避免算法;当cwnd = ssthresh时,慢开始与拥塞算法任意。
 2.拥塞避免:

拥塞避免算法让拥塞窗口缓慢增长,即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1,而不是加倍,这样拥塞窗口按照线性规律缓慢增长。无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段,只要发送方判断网络出现拥塞(其根据就是没有收到确认,虽然没有收到确认可能是其他原因的分组丢失,但是因为?法判定,所以都当作拥塞处理),就把慢开始门限设置为出现拥塞时的发送窗口的一半,然后把拥塞窗口设置为1,执行慢开始算法:

此外,还有快速重传和快速恢复,停止-等待协议,回退N帧协议,选择重传协议等。

二、UDP协议:

无连接协议,也称透明协议,也位于传输层。

三、两者区别:

1) TCP提供面向连接的传输,通信前要先建立连接(三次握手机制); UDP提供无连接的传输,通信前不需要建立连接。
2) TCP提供可靠的传输(有序,无差错,不丢失,不重复); UDP提供不可靠的传输。
3) TCP面向字节流的传输,因此它能将信息分割成组,并在接收端将其重组; UDP是面向数据报的传输,没有分组开销。
4) TCP提供拥塞控制和流量控制机制; UDP不提供拥塞控制和流量控制机制。

三、长连接和短连接

HTTP的长连接和短连接本质上是TCP长连接和短连接。HTTP属于应用层协议,在传输层使用TCP协议,在网络层使用IP协议。 IP协议主要解决网络路由和寻址问题,TCP协议主要解决如何在IP层之上可靠地传递数据包,使得网络上接收端收到发送端所发出的所有包,并且顺序与发送顺序一致。TCP协议是可靠的、面向连接的。

在HTTP/1.0中默认使用短连接。也就是说,客户端和服务器每进行一次HTTP操作,就建立一次连接,任务结束就中断连接。当客户端浏览器访问的某个HTML或其他类型的Web页中包含有其他的Web资源(如JavaScript文件、图像文件、CSS文件等),每遇到这样一个Web资源,浏览器就会重新建立一个HTTP会话。

而从HTTP/1.1起,默认使用长连接,用以保持连接特性。使用长连接的HTTP协议,会在响应头加入这行代码:

Connection:keep-alive

在使用长连接的情况下,当一个网页打开完成后,客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭,客户端再次访问这个服务器时,会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接,它有一个保持时间,可以在不同的服务器软件(如Apache)中设定这个时间。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。

HTTP协议的长连接和短连接,实质上是TCP协议的长连接和短连接。

https://www.cnblogs.com/gotodsp/p/6366163.html

此外,如果想更进一步学习网络相关的知识,可以参照:https://blog.csdn.net/striveb/article/details/84062700
————————————————
版权声明:本文为CSDN博主「striveb」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/striveb/article/details/84063712

原文地址:https://www.cnblogs.com/aimaogoudexiaohao/p/12014155.html

时间: 2024-11-09 03:14:03

深入理解TCP、UDP协议及两者的区别的相关文章

TCP/UDP协议

TCP/UDP协议 1.协议简介 TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议.其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送.可靠性.有效流控.全双工操作和多路复用.通过面向连接.端到端和可靠的数据包发送.通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送:而UDP则不为IP提供可靠性.流控或差错恢复功能.一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP

理解TCP/IP协议

TCP/IP协议是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中译名为传输控制协议/因特网互联协议. 单从TCP/IP协议这个名称看,好多人误以为它是一个协议.其实TCP/IP并不是一个协议,而是一个协议族,这个族里面括很多协议,其中比较主要的是TCP协议和IP协议,所以简称为TCP/IP协议. TCP/IP协议由4层组成,从下到上分别是,网络接口层,网络层,传输层,应用层. 这里有的朋友可能会有疑问,开放系统互联参考模型(OSI)不是有

java 通过TCP\UDP 协议实现多人聊天,点对点,文件传送-----分服务器端和客户端

java 通过TCP\UDP 协议实现多人聊天,点对点,文件传送-----分服务器端和客户端 启动界面如下图: 首先启动服务器: 客户端登陆,登陆成功后为: 默认发送是全部用户,是多人发送. 当在边列表里面选择了用户后,可以与此用户建立点对点链接进行聊天,可以发送文件. 用户在线离线状态会实时更新,如果离线,则存为离线消息.当下次上线的时候,会接受到离线消息 从一个用户接受文件的同时,还可以接受从服务器发过来的文件 接受文件完成后,显示记录,并显示保存目录 消息发送演示 服务器端代码: 1 im

网络编程—网络基础概览、socket,TCP/UDP协议

网络基础概览 socket概览 socket模块-TCP/UDP的实现 TCP/UDP总结 网络基础概览 osi七层协议各层主要的协议 # 物理层传输电信号1010101010 # 数据链路层,以太网协议,arp协议.对这些信号进行分组,同时规范了分组形式--以太网协议,头部是mac地址中间是信息, # 网络层:ip协议,arp协议帮忙找到mac地址,ip,子网掩码,网关(下面有一些简单概括) # 传输层:tcp协议,udp协议 # (socket)就是一组接口,将复杂的tcp协议和udp协议隐

Shell 脚本实现TCP/UDP协议通讯

Shell 脚本实现TCP/UDP协议通讯 http://www.cnblogs.com/occult/archive/2012/12/25/2832183.html

TCP/UDP协议简要梳理

TCP/UDP协议简要梳理 TCP TCP,Transmission Control Protocol,传输控制协议是一种面向连接的.可靠的.基于字节流的传输层通信协议.在因特网协议族中,TCP所在的层位于IP层之上,应用层之下. TCP面向连接.其实网络上的传输是没有连接的,包括TCP也是如此.而TCP所谓的"连接",其实只不过是在通讯的双方维护一个"连接状态",从而从应用层看,它们是连接在一起的.所以,TCP的状态变换非常重要.尤其在进行数据传递前的三次握手和数

转_结合Wireshark捕获分组深入理解TCP/IP协议之IP协议

转自: http://blog.chinaunix.net/uid-9112803-id-3213492.html 摘要: 本文简单介绍了网络层理论知识,详细讲解了IP数据报各个字段,并从Wireshark俘获分组中选取IP数据报进行分析,也阐述了分组和分片的区别. 一.IPv4数据报 网络层是处理端到端数据传输的最低层.网络层关注如何将分组从源端沿着网络路径送达目的端,期间可能需要经过许多跳中间路由器.即提供转发(数据从路由器那个接口出去).选路(发送方与接收方间的路径).网络建立(如ATM.

第29篇ip地址,mac地址 IPV4 IPV6 TCP UDP协议

回顾 2018-12-31 或者 2018.12.31 或者 2018*12*31 的正则表达式: [1-9]\d{3}(?P<sep>.)(1[12]|0?[1-9])(?P=sep)([12]\d|3[01]|0?[1-9])内容总览: ip地址 mac地址 IPV4 IPV6 TCP UDP协议 同一台机器的两个程序通讯-->文件 两台机器的两个程序之间通讯 -->网络 mac 每一台计算机的网卡 上面会有一个mac地址,也就是相当于改计算机在网络上的唯一身份表示 xx-xx

TCP/UDP协议、理解三次握手四次挥手、Socket

一.什么是socket? 中文名叫套接字,是对底层的 TCP IP UDP 等网络协议进行封装,使得上层的应用程序开发者,不用直接接触这对复杂,丑陋的协议. 在程序员的言论,他就是一个封装好的模块,要完成网络通讯,只需要使用系统提供的socket模块就行,我们通过调用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的 连接和通信. 了解socket层: 二.套接字的发展史 套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix. 因此,有时人们也把套接字