tcp和udp的区别

在我们的OSI七层模型或者是四层模型中，我们的传输层始终保持不变，传输层负责定义两台主机进程之间的通信，提供数据传输服务，提供端到端的可靠传输，所以我们需要用到的两个主要的协议是：

TCP协议：传输控制协议，提供面向连接、可靠的数据传输服务，主要提供完整性服务
UDP协议：用户数据协议，提供无连接、尽最大努力交互的服务，不保证数据的可靠性，主要提供及时性服务

TCP协议

TCP协议首部组成：

源端口和目的端口（4个字节）

源端口是发送端，目的端口是接收方，各自占2个字节

序号（4个字节）

传送的数据的数据流中每一个字节都拥有自己的序号，序号表示本报文段所发送的数据的第一个字节的序号，代表每次数据发送的位置，每发送一次就累加一次该数据字节数的大小，序号是计算机生成的随机数。

确认号（4个字节）

期望收到对方的下一个报文段数据的第一个字节的序号

数据偏移（4位）

表示数据部分距离报文首部的偏移量，“数据偏移”的计算单位是4个字节，数据偏移量是占四位，那么最大表示为1111,最大1111表示15 x 4= 60个字节，即表示TCP首部最大长度为60个字节，因此“选项”部分最多40个字节。

保留字段（4位）

一般设置为0

标志位（8位）

• 紧急（URG）：URG=1表示紧急指针有效，需要尽快传送，不需要排队直接优先传输
• 确认（ACK）：对已接受数据的确认，默认为0，建立连接后，所以传送的报文都必须将ACK置为1，当ACK=1表示确认号字段有效
• 同步（SYN）：在链接建立时使用，SYN=1，ACK=0表示是一个链接请求，若对方同意建立连接，则响应报文段为SYN=1，ACK=1
• 推送（PSH）：接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。
• 复位（RST）：当 RST = 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。
• 终止（FIN）：FIN = 1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。

窗口

窗口值作为接受方让发送方设置其发送窗口的依据，单位为字节（限制是因为接受方的数据缓存空间是有限的）

检验和（占 2 字节）

检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。

紧急指针（占 16 位）

指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。

TCP三次握手和四次挥手

三次握手

第一次握手(SYN=1, seq=x)

客户端向服务端发送了一个TCP 的 SYN 标志位置1的包，指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号 X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

发送完毕后，客户端进入 SYN_SEND 状态。

第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1)

服务端收到了用户端的请求，同意建立连接，然后服务器发回确认包(ACK)应答。即 SYN 标志位和 ACK 标志位均为1。服务器端选择自己 ISN 序列号，放到 Seq 域里，同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的 ISN 加1，即X+1。 发送完毕后，服务器端进入 SYN_RCVD 状态。

第三次握手(ACK=1，ACKnum=y+1)

客户端收到了服务端同意连接的确认后，再次发送确认包(ACK)，SYN 标志位为0，ACK 标志位为1，并且把服务器发来 ACK 的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方，并且在数据段放写ISN的+1

发送完毕后，客户端进入 ESTABLISHED 状态，当服务器端接收到这个包时，也进入 ESTABLISHED 状态，TCP 握手结束。

四次挥手

第一次挥手(FIN=1，seq=x)

客户端向服务端发送一个 FIN 标志位置为1的包，表示自己已经没有数据可以发送了，客户端主动释放客户端到服务端的TCP连接。

第二次挥手(ACK=1，ACKnum=x+1)

服务端收到了客户端的请求释放报文，给客户端发送确认报文。从客户端到服务端这个方向上的连接就释放了，TCP连接处于半关闭状态。此时客户端无法发送数据给服务端，但是服务端还可以发送数据给客户端，客户端仍可以接收。

服务器端进入 CLOSE_WAIT 状态，客户端接收到这个确认包之后，进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器端关闭连接。

第三次挥手(FIN=1，seq=y)

服务端没有数据再发给客户端数据，其应用进程就通知TCP释放连接，并向客户端发送确认报文。服务器释放服务器到客户端的TCP连接，服务器端进入 LAST_ACK 状态，等待来自客户端的最后一个ACK。

第四次挥手(ACK=1，ACKnum=y+1)

客户端接收到来自服务器端的关闭请求，发送一个确认包，并进入 TIME_WAIT状态，等待可能出现的要求重传的 ACK 包。

服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入 CLOSED 状态。

客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。

UDP协议

UDP特点

• 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol） 是传输层的协议，无连接（即发送数据之前不需要建立连接）。
• UDP 面向报文传输，不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制，适合多媒体通信的要求。
• UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
• UDP 的首部开销小，只有 8 个字节

首部格式

• UDP的首部没有“序号”字段，因为UDP协议只需要传输一个数据包，所以不需要序号。
• 用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。

TCP和UDP的区别

面向连接：TCP协议需要建立连接，仅支持一对一通信；UDP协议无需建立连接，支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
可靠传输：TCP协议通过确认应答、连接管理、流量控制、拥塞控制来确保可靠性传输；UDP不保证可靠性传输。
性能效率：TCP协议传输效率慢，需要较多的资源开销。UDP协议传输效率快，需要较少的资源开销。
首部格式：TCP协议的首部需要20-60个字节，UDP协议需要8个字节。
应用场景：TCP要求通信数据可靠（比如文件传输、邮件传输等），UDP适用于哟求通信速度快（如音频、视频等）