TCP和UDP相关记录

有关于计算机网络的知识，准确来说我也忘得差不多了，现在要开始找实习了。努力从新学一下，记录在这里以防丢失。

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首先对于网络层次有很多种分法。大致有7层结构、5层结构、4层结构

七层解构是osi的协议体系结构，顺序大致为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。

四层协议体系结构是tcp/IP的参考模型，因为七层结构太过复杂而且不实用所以产生了四层协议体系结构，大致为网络接口层、网络层、传输层、应用层。

五层协议体系是综合了俩种的结合体，大致分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

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首先分辨TCP/IP实际上是一个协议簇。里面包括了很多的协议，udp是其中之一，因为tcp和ip都是很重要的协议，所以就命名了。

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对于tcp/ip协议集的四层结构，大致包括以下这几种

应用层：网络应用程序以及他们的应用层协议存留的敌方。包含了许多协议，例如HTTP（web应用）、SMTP（邮件传输）、FTP（文件传输）还有我们使用的dns域名系统。我们把位于应用层的信息分组叫做报文。

 

传输层：应用程序端点之间传送应用层报文。有TCP和UDP俩个传输层协议。

TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务，这种服务包括了应用层报文向目的地确保传递和流量控制。TCP也将长报文划分为短报文，并提供了拥塞控制机制，因此，当网络拥塞时，发送方可以抑制传输速率。

UDP向他的应用程序提供了无连接服务，这是一种不提供不必要服务的服务，没有可靠性，又有流量控制，也没有拥塞控制。

传输层信息的分组叫做报文段。

 

网络层：网络层负责将数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。在一台源主机中的因特网传输层协议（tcp或者udp）向网络层递交传输层报文段和目的地址。

网络层包括了IP协议、internet控制信息协议（ICMP）、地址解析协议（ARP）、反向地址解析协议（RARP）

 

网络接口层：功能包括IP地址与物理地址硬件的映射，以及将IP封装成帧，基于不同硬件类型的网络接口，网络访问层定义了和物理介质的链接。

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TCP是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的链接。一个TCP链接必须要经过三次对话才能建立起来，简单来说就是

1.主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给B，向B请求建立连接，通过这个数据段，主机A告诉主机B俩件事情， 我想和你通信；你可以使用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

2.主机B接收到主机A的请求后，用一个带有确认应带（ACK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机A，也告诉主机A俩件事情， 我已经收到你的请求了，你可以传输数据了；你要用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

3.主机A收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已经收到B的数据段。我已经收到回复，我现在要开始传输数据了。

三次握手的特点：没有应用层的数据，SYN这个标志位只有在TCP建产连接的时才会被置1，握手完成后SYN标志位被置0.

断开连接的时候需要4次

A：数据传完了，可以停止吗？

B：消息受到，但是我还没有准备好，请等一下。

B：好了可以停止了。

A：好的，过一会没有其他消息我就关闭了，

1.当主机A完成数据传输后，将控制位FIN置1，提出停止TCP链接的请求

2.主机B收到FIN后对其做出响应，确认这一方向上的TCP链接将关闭，将ACK置1

3.由B端再提出反方向的关闭请求，将FIN置1.

4.主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置1，双方向的关闭后结束。

ACK  TCP报头的控制位之一，对数据进行确认，确认由目的端发出，用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段都受到了。比如确认号为X，则表示前X-1的数据段都收到了，只有当ACK=1时，确认号才有效，当ACK=0时，确认号无效，这时会要求重传数据，保持数据完整性。

SYN 同步序列号，TCP建立连接时将这个位置换为1。

FIN 发送端完成发送任务位，当TCP完成数据传输需要断开时，提出断开连接的一方将这位置换为1

 

UDP

1.UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端与终端不建立链接，当它想传送的时候就简单的去除应用程序的数据，并尽可能快的把它发送过去。所以在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力，和带宽的限制，在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段

2.由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的信息。

3.UDP信息包的标题很短，只有8个字节，远少于TCP的20个字节。

4.吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端机性能的限制。

5.UDP使用尽最大努力的交付，不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

6UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序叫下来的报文，在添加首部以后就向下交付给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。

经常使用的ping来测试俩台主机间TCP/IP通信是否正常，其实PING命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否达到的消息及时返回，那么网络就是通的。

TCP和UDP的区别

1.基于连接和无连接。

2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP较少）

3.UDP程序结构比较简单

4.流模式与数据报模式

5.TCP保证数据正确性，而UDP可能会丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

 

关于流模式和数据报模式的大致样子

 

 

以下求助百度来的

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据，在上述过程中，还有一些重要的概念：

未连接队列

在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于SYN_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

 

关闭TCP连接：改进的三次握手

对于一个已经建立的连接，TCP使用改进的三次握手来释放连接（使用一个带有FIN附加标记的报文段）。TCP关闭连接的步骤如下：

第一步，当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段（FIN表示英文finish）。

第二步，主机B收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文段回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接（先发送ACK的目的是为了防止在这段时间内，对方重传FIN报文段）。

第三步，主机B的应用程序告诉TCP：我要彻底的关闭连接，TCP向主机A送一个FIN报文段。

第四步，主机A收到这个FIN报文段后，向主机B发送一个ACK表示连接彻底释放。