TCP/UDP

1TCP/UDP簡介

TCP和UDP是兩種常見的互聯網傳輸協議，它們都是在IP網絡上運行的傳輸層協議。

TCP（Transmission Control Protocol：傳輸控制協議）是一種面向連接的可靠協議。

它提供數據傳輸的有序性、完整性、流量控制和擁塞控制。

TCP的通信過程包括三次握手建立連接和四次揮手斷開連接。

使用TCP時，數據按順序發送和接收，確保數據可靠地到達目的地。

TCP適用于需要準確可靠傳輸的應用，如網頁瀏覽、文件傳輸、電子郵件和遠程登錄。

UDP（User Datagram Protocol：用戶數據報協議）則是一種無連接的不可靠協議。

它提供了一種簡單的、不可靠的傳輸方式。

UDP不保證數據傳輸的有序性、完整性、流量控制和擁塞控制。

使用UDP時，數據以數據包的形式發送，接收方不需建立連接，直接接收。

UDP適用于實時應用，如音頻、視頻流傳輸、在線游戲和廣播。

2TCP/UDP的特點

TCP/UDP有什么相同點？

都是在IP網絡上運行的傳輸層協議；

都使用端口號來標識不同的應用程序；

都可以用于客戶端和服務器之間的通信。

TCP/UDP有什么不同點？

TCP是面向連接的，UDP是無連接的；

TCP提供可靠的數據傳輸服務，UDP不提供可靠性保證；

TCP具有流量控制和擁塞控制功能，UDP沒有；

TCP需要進行三次握手建立連接，UDP不需要。

TCP的錯誤檢測和糾正：

TCP使用校驗和來檢測傳輸過程中是否發生了數據損壞或錯誤。發送方在發送數據時計算校驗和，并將其包括在TCP頭部中。接收方在接收到數據后重新計算校驗和，并將其與接收到的校驗和進行比較。如果兩者不匹配，則表明數據在傳輸過程中發生了錯誤，接收方會請求發送方重新發送丟失或損壞的數據。

TCP主要通過以下幾個字段進行錯誤檢測和糾正

（1）校驗和——每個TCP報文段都包括檢驗和字段，校驗和用來檢查報文段是否出現傳輸錯誤，如果報文段出現傳輸錯誤，TCP檢查出錯就丟棄該報文段。

（2）確認——接收端檢查報文是否出錯，發現出錯時就丟棄，不發確認；而發送端TCP就通過檢查接收端的確認，判斷發送的報文段是否已經正確到達目的地。

（3）超時——發送端根據發出的報文段在超時規定的時間內是否收到確認，從而來判斷該報文段是否丟失或傳輸出錯。TCP使用了4種計時器:重傳計時器、堅持計時器、保持計時器和時間等待計時器來保證了傳輸的可靠性。

TCP的流量控制：

流量控制是一種機制，確保數據發送方和接收方之間的數據傳輸速度保持匹配。TCP使用滑動窗口機制實現流量控制。發送方在發送數據時，接收方會向發送方通告其可接收的數據量，即窗口大小。發送方根據接收方通告的窗口大小控制發送數據的速度，以確保不會發送過多的數據導致接收方無法及時處理。如果接收方無法及時處理數據，它可以調整窗口大小以限制發送方的數據流量。

TCP的擁塞控制：

擁塞控制是一種機制，用于避免過多的數據注入到網絡中導致網絡擁塞。TCP使用一些算法來識別和應對網絡擁塞。其中最常用的算法是擁塞避免算法和擁塞控制算法。擁塞避免算法通過動態調整擁塞窗口大小來控制發送方的數據發送速率。擁塞控制算法使用擁塞檢測和擁塞恢復來減少擁塞出現時的數據流量。

TCP的三次握手：

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在建立TCP連接時，使用三次握手（three-way handshake）來確保雙方都同意建立連接。下面是三次握手的步驟：

1. 客戶端向服務器發送一個連接請求報文（SYN）并指定初始序列號。

2. 服務器收到連接請求后，回復一個確認報文（ACK）作為響應，同時也發送一個連接請求報文（SYN）。

3. 客戶端收到服務器的回復后，再向服務器發送確認報文（ACK）作為響應。此時，連接建立，雙方可以開始進行數據傳輸。

TCP的四次揮手：

（圖片取自互聯網，侵權請聯系刪除）

當TCP連接不再需要時，使用四次揮手（four-way handshake）來正常關閉連接。下面是四次揮手的步驟：

1. 客戶端向服務器發送一個連接釋放報文（FIN），表示客戶端不再發送數據。

2. 服務器收到連接釋放報文后，發送一個確認報文（ACK）作為響應，表示已收到客戶端的連接釋放請求。

3. 服務器繼續傳輸可能仍在傳送的數據，然后發送連接釋放報文（FIN）給客戶端。

4. 客戶端收到服務器的連接釋放報文后，發送一個確認報文（ACK）作為響應，表示已收到服務器的連接釋放請求。此時，雙方的連接斷開。

3總結

TCP的優勢

可靠性：TCP提供可靠的數據傳輸，確保數據的完整性和順序性。

錯誤檢測和糾正：TCP具備檢測和糾正傳輸中發生的錯誤的能力。

流量控制：TCP通過流量控制避免了接收方因來不及處理大量數據而導致的問題。

TCP的劣勢

較慢：因為TCP提供可靠傳輸，它需要進行復雜的握手和確認過程，這導致了相對較高的延遲。

處理負載：TCP的控制機制增加了系統的負載，對處理能力有一定要求。

UDP的優勢

較快：UDP不需要進行連接建立和握手，以及其他傳輸保障機制，因此傳輸速度相對較快。

簡單輕量：UDP的頭部開銷較小，資源占用較少。

UDP的劣勢

不可靠：UDP沒有提供可靠性保證，傳輸過程中可能丟包或亂序。

不具備流控制和擁塞控制：UDP不包含流控制和擁塞控制機制，可能導致數據的丟失和網絡擁塞。

審核編輯：湯梓紅