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TCP和UDP的作用及區(qū)別

架構(gòu)師技術(shù)聯(lián)盟 ? 來源:csdn ? 作者:五顏六色的黑 ? 2022-11-14 10:49 ? 次閱讀

	

一、作用

首先,tcp和udp都是工作在傳輸層,用于程序之間傳輸數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)一般包含:文件類型,視頻類型,jpg圖片等。

二、區(qū)別

TCP是基于連接的,而UDP是基于非連接的。

tcp傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠,適用于對網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量要求較高的場景,需要準(zhǔn)確無誤的傳輸給對方,比如,傳輸文件,發(fā)送郵件,瀏覽網(wǎng)頁等等

udp的優(yōu)點(diǎn)是速度快,但是可能產(chǎn)生丟包,所以適用于對實(shí)時性要求較高但是對少量丟包并沒有太大要求的場景。比如:域名查詢,語音通話,視頻直播等。udp還有一個非常重要的應(yīng)用場景就是隧道網(wǎng)絡(luò),比如:VXLAN

以人與人之間的通信為例:UDP協(xié)議就相當(dāng)于是寫信給對方,寄出去信件之后不能知道對方是否收到信件,信件內(nèi)容是否完整,也不能得到及時反饋,而TCP協(xié)議就像是打電話通信,在這一系列流程都能得到及時反饋,并能確保對方及時接收到。如下圖:

三、TCP通信的過程:

tcp是如何保證以上過程的?

分為三個步驟:三次握手,傳輸確認(rèn),四次揮手。三次握手是建立連接的過程。

四、三次握手:

當(dāng)客戶端向服務(wù)端發(fā)起連接時,會先發(fā)一包連接請求數(shù)據(jù),過去詢問一下,能否與你建立連接?這包數(shù)據(jù)稱之為SYN包,如果對端同意連接,則回復(fù)一包SYN+ACK包,客戶端收到之后,發(fā)送一包ACK包,連接建立,因?yàn)檫@個過程中互相發(fā)送了三包數(shù)據(jù),所以稱之為三次握手。

為什么要三次握手而不是兩次握手?

這是為了防止,因?yàn)橐咽У恼埱髨笪模蝗挥謧鞯椒?wù)器,引起錯誤, 這是什么意思?

假設(shè)采用兩次握手建立連接,客戶端向服務(wù)端發(fā)送一個syn包請求建立連接,因?yàn)槟承┪粗脑颍]有到達(dá)服務(wù)器,在中間某個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生了滯留,為了建立連接,客戶端會重發(fā)syn包,這次的數(shù)據(jù)包正常送達(dá),服務(wù)端發(fā)送syn+ack之后就建立起了連接。

但是第一包數(shù)據(jù)阻塞的網(wǎng)絡(luò)突然恢復(fù),第一包syn包又送達(dá)到服務(wù)端,這時服務(wù)端會認(rèn)為客戶端又發(fā)起了一個新的連接,從而在兩次握手之后進(jìn)入等待數(shù)據(jù)狀態(tài),服務(wù)端認(rèn)為是兩個連接,而客戶端認(rèn)為是一個連接,造成了狀態(tài)不一致,如果在三次握手的情況下,服務(wù)端收不到最后的ack包,自然不會認(rèn)為連接建立成功。

所以三次握手本質(zhì)上來說就是為了解決網(wǎng)絡(luò)信道不可靠的問題,為了在不可靠的信道上建立起可靠的連接,經(jīng)過三次握手之后,客戶端和服務(wù)端都進(jìn)入了數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。

五、數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸:

一包數(shù)據(jù)可能會被拆成多包發(fā)送,如何處理丟包問題,這些數(shù)據(jù)包到達(dá)的先后順序不同,如何處理亂序問題?

針對這些問題,tcp協(xié)議為每一個連接建立了發(fā)送緩沖區(qū),從建立鏈接后的第一個字節(jié)的序列號為0,后面每個字節(jié)的序列號就會增加1,發(fā)送數(shù)據(jù)時,從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取一部分?jǐn)?shù)據(jù)組成發(fā)送報文,在tcp協(xié)議頭中會附帶序列號和長度,接收端在收到數(shù)據(jù)后需要回復(fù)確認(rèn)報文,確認(rèn)報文中的ack等于接受序列號加長度,也就是下包數(shù)據(jù)發(fā)送的起始序列號,這樣一問一答的發(fā)送方式,能夠使發(fā)送端確認(rèn)發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)被對方收到,發(fā)送端也可以發(fā)送一次的連續(xù)的多包數(shù)據(jù),接受端只需要回復(fù)一次ack就可以了。如圖:

六、四次揮手:

處于連接狀態(tài)的客戶端和服務(wù)端,都可以發(fā)起關(guān)閉連接請求,此時需要四次揮手來進(jìn)行連接關(guān)閉。假設(shè)客戶端主動發(fā)起連接關(guān)閉請求,他給服務(wù)端發(fā)起一包FIN包,標(biāo)識要關(guān)閉連接,自己進(jìn)入終止等待1裝填,服務(wù)端收到FIN包,發(fā)送一包ACK包,標(biāo)識自己進(jìn)入了關(guān)閉等待狀態(tài),客戶端進(jìn)入終止等待2狀態(tài),這是第二次揮手,服務(wù)端此時還可以發(fā)送未發(fā)送的數(shù)據(jù),而客戶端還可以接受數(shù)據(jù),待服務(wù)端發(fā)送完數(shù)據(jù)之后,發(fā)送一包FIN包,最后進(jìn)入確認(rèn)狀態(tài),這是第3次揮手,客戶端收到之后恢復(fù)ACK包,進(jìn)入超時等待狀態(tài),經(jīng)過超時時間后關(guān)閉連接,而服務(wù)端收到ACK包后,立即關(guān)閉連接,這是第四次揮手。

為什么客戶端要等待超時時間?這是為了保證對方已經(jīng)收到ACK包,因?yàn)榧僭O(shè)客戶端發(fā)送完最后一包ACK包后釋放了連接,一旦ACK包在網(wǎng)絡(luò)中丟失,服務(wù)端將一直停留在 最后確認(rèn)狀態(tài),如果等待一段時間,這時服務(wù)端會因?yàn)闆]有收到ack包重發(fā)FIN包,客戶端會響應(yīng) 這個FIN包進(jìn)行重發(fā)ack包,并刷新超時時間,這個機(jī)制跟第三次握手一樣。也是為了保證在不可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈路中進(jìn)行可靠的連接斷開確認(rèn)。

七、UDP協(xié)議

udp:首先udp協(xié)議是非連接的,發(fā)送數(shù)據(jù)就是把簡單的數(shù)據(jù)包封裝一下,然后從網(wǎng)卡發(fā)出去就可以了,數(shù)據(jù)包之間并沒有狀態(tài)上的聯(lián)系,正因?yàn)閡dp這種簡單的處理方式,導(dǎo)致他的性能損耗非常少,對于cpu,內(nèi)存資源的占用也遠(yuǎn)小于tcp,但是對于網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中產(chǎn)生的丟包,udp并不能保證,所以udp在傳輸穩(wěn)定性上要弱于tcp。

所以,tcp和udp的主要區(qū)別:tcp傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠,適用于對網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量要求較高的場景,需要準(zhǔn)確無誤的傳輸給對方。比如,傳輸文件,發(fā)送郵件,瀏覽網(wǎng)頁等等,udp的優(yōu)點(diǎn)是速度快,但是可能產(chǎn)生丟包,所以適用于對實(shí)時性要求較高但是對少量丟包并沒有太大要求的場景。比如:域名查詢,語音通話,視頻直播等。

udp還有一個非常重要的應(yīng)用場景就是隧道網(wǎng)絡(luò),比如:VXLAN。

審核編輯:郭婷


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原文標(biāo)題:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議:TCP和UDP什么區(qū)別?(附視頻)

文章出處:【微信號:架構(gòu)師技術(shù)聯(lián)盟,微信公眾號:架構(gòu)師技術(shù)聯(lián)盟】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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