网络知识之TCP、UDP
网络知识之TCP、UDP
一、基础知识
1、数据的封装
当高层发送了应用数据后（比如：图中用QQ发送了一个Hello的消息），首先就会到达传输层，传输层会给应用层数据添加TCP/UDP头，传输层会判断应用层的这个数据是从哪个应用软件过来的，即：找到对应的端口号，因此在TCP/UDP头中是包含源端口与目的端口的信息的。例如：发送的是QQ消息，那么源端口就是发送方的进程端口，目的端口就是QQ服务器的对应端口（因为一般需要走QQ服务器，然后再到达接收方），因此传输层完成的是进程到进程之间的通信。（保证是同一个进程之间的通信，不会出现发送QQ消息，结果接收方在微信收到的情况）
注意：
- 端口号是属于应用层的，只有应用层协议才有端口号！
- 源端口号和目的端口号不一定是相同的。比如我们去访问网页，正常就是使用80端口号的Http协议，但并不是指源端口号和目的端口号都是80，而是指目的端口一定是80，源端口号是大于1024的随机端口（因为源端口号是源主机动态分配的，其值不小于1024），即：发送方需要什么服务，目的端口号才是服务（协议）对应的端口号，源端口只不过是取一个随机的端口号去和这个目的端口号形成TCP/UDP连接。（例如，下图中应用层协议是Http，代表目的端口号一定为80，源端口号是随机的）
2、各层协议及其依赖关系
国际标准组织定义了应用层的各个协议与TCP、UDP之间的依赖关系，比如应用层采用的ftp协议，那么当ftp数据到达传输层时，究竟是加TCP头还是加UDP头呢，这个标准就已经被定义好了，具体的依赖关系如下图所示，根据关系图我们可以知道：ftp数据到达传输层时，会选择使用TCP协议。
二、TCP协议和UDP协议
1、TCP协议
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。其主要的职责是：（1）实现主机之间进程到进程之间的通信（最主要）（2）保证可靠的数据传输。
2、UDP协议
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的传输层通信协议。其主要的职责是：实现主机之间进程与进程之间的通信，但是不具备可靠性。
3、TCP和UDP协议的对比
（1）TCP可以保证可靠的数据传输，即：可以保证发送方发送的数据一定会到达接收方，因为TCP是面对连接的，意味着在数据的传输之前，需要建立连接，而且在传输的过程中还存在重传机制，故TCP是面向连接且可靠的；UDP无法保证可靠的数据传输，因为UDP是无连接的，发送过去之后，没办法保证一定能到达接收方，但UDP的传输速度要比TCP快。
（2）TCP头有20个字节，UDP头有8个字节。
TCP头部结构：
UDP头部结构：
TCP可以保证可靠的数据传输，
TCP协议能保证Hello这个数据一定能够到达对方，但UDP没办法保证。UDP的传输速度比较快，TCP的传输速度比较慢。
UDP头只有8个字节，TCP头有20个字节。
设备能完成哪一层相应的功能，它就在哪一层。
三、TCP三次握手与四次挥手
1、TCP三次握手
1、客户端发送建立TCP连接的请求报文，其中报文中包含seq序列号，是由发送端随机生成的，并且将报文中的SYN字段置为1，表示需要建立TCP连接。（SYN=1，seq=x，x为随机生成数值）；
2、服务端回复客户端发送的TCP连接请求报文，其中包含seq序列号，是由回复端随机生成的，并且将SYN置为1，而且会产生ACK字段，ACK字段数值是在客户端发送过来的序列号seq的基础上加1进行回复，以便客户端收到信息时，知晓自己的TCP建立请求已得到验证。（SYN=1，ACK=x+1，seq=y，y为随机生成数值）这里的ack加1可以理解为是确认和谁建立连接；
3、客户端收到服务端发送的TCP建立验证请求后，会使自己的序列号加1表示，并且再次回复ACK验证请求，在服务端发过来的seq上加1进行回复。（SYN=1，ACK=y+1，seq=x+1）。
2、UDP四次挥手
1、客户端发送断开TCP连接请求的报文，其中报文中包含seq序列号，是由发送端随机生成的，并且还将报文中的FIN字段置为1，表示需要断开TCP连接。（FIN=1，seq=x，x由客户端随机生成）；
2、服务端会回复客户端发送的TCP断开请求报文，其包含seq序列号，是由回复端随机生成的，而且会产生ACK字段，ACK字段数值是在客户端发过来的seq序列号基础上加1进行回复，以便客户端收到信息时，知晓自己的TCP断开请求已经得到验证。（FIN=1，ACK=x+1，seq=y，y由服务端随机生成）；
3、服务端在回复完客户端的TCP断开请求后，不会马上进行TCP连接的断开，服务端会先确保断开前，所有传输到A的数据是否已经传输完毕，一旦确认传输数据完毕，就会将回复报文的FIN字段置1，并且产生随机seq序列号。（FIN=1，ACK=x+1，seq=z，z由服务端随机生成）；
4、客户端收到服务端的TCP断开请求后，会回复服务端的断开请求，包含随机生成的seq字段和ACK字段，ACK字段会在服务端的TCP断开请求的seq基础上加1，从而完成服务端请求的验证回复。（FIN=1，ACK=z+1，seq=h，h为客户端随机生成）
至此TCP断开的4次挥手过程完毕。
