TCP/IP、TCP、UDP

一、TCP/IP协议

TCP/IP协议是一个协议簇。其中包括UDP、TCP、IP等协议。之所以命名为TCP/IP协议,因为TCP,IP协议是两个很重要的协议,就用他两命名了。

TCP/IP协议集包括应用层,传输层,网络层,网络访问层。

应用层包括:
超文本传输协议(HTTP):万维网的基本协议.
文件传输(TFTP简单文件传输协议): 远程登录(Telnet),提供远程访问其它主机功能,它允许用户登录internet主机,并在这台主机上执行命令.
网络管理(SNMP简单网络管理协议),该协议提供了监控网络设备的方法,以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等.
域名系统(DNS),该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址.

***网络层包括: ***
Internet协议(IP)
Internet控制信息协议(ICMP)
地址解析协议(ARP)
反向地址解析协议(RARP)

网络访问层:
网络访问层又称作主机到网络层(host-to-network)。
网络访问层的功能包括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连接。


二、TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)

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连接。

1、TCP建立连接的三次握手

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;
ACK: 确认字符(Acknowledgement)。

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。

简单理解:
第一次握手:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”
第二次握手:主机B向主机A发送同意连接和要求同步的数据包:“可以,你什么时候发?”
第三次握手:主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步:“我现在就发,你接着吧!”

2、TCP断开连接的四次挥手
1 当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求
2 主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,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,双方向的关闭结束.

名词解释:

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收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,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,保证数据的完整性.

SYN 同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1FIN 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1

TCP的包头结构:
源端口 16位
目标端口 16位
序列号 32位
回应序号 32位
TCP头长度 4位
reserved 6位
控制代码 6位
窗口大小 16位
偏移量 16位
校验和 16位
选项 32位(可选)
这样我们得出了TCP包头的最小长度,为20字节。


三、UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)

1、UDP是一个非连接的协议,传输数据之前源端和终端不建立连接,当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据,并尽可能快地把它扔到网络上。
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、计算机的能力和传输带宽的限制;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消息。
3、 UDP信息包的标题很短,只有8个字节,相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
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、源端和终端主机性能的限制。
5、UDP使用尽最大努力交付,即不保证可靠交付,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)。
6、UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文,在添加首部后就向下交付给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。我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间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,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。

UDP的包头结构:
源端口 16位
目的端口 16位
长度 16位
校验和 16位


四、TCP协议与UDP协议的区别

1、基于连接与无连接:TCP是基于连接的协议,UDP是非连接的协议。
2、对系统资源的要求:TCP较多,UDP少;
3、UDP程序结构较简单;
4、流模式与数据报模式 ;
5、TCP保证数据正确性,UDP可能丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证。

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