UDP協議

UDP（User Datagram Protocol）：用戶報文協議
沒有任何特點
和TCP對比：不可靠、無連接、面向報文
1. 網絡的基本情況就是不可靠的

沒有誰能保證數據一定是可以發送到對方的，可能丟失（丟包)

即使數據發送給對方了，也不能保證數據就是無差錯的（不考慮有人故意修改數據的情況)

依次發送多個數據后，不能保證接收方按照發送順序接收到數據（亂序)，每次數據的發送，都是一次獨立的尋找路徑的過程

2. UDP作為一種最簡單的傳輸層協議，基本上沒有做什么的操作來幫助用戶處理復雜的網絡環境，所以UDP保留下來這種不可靠的特性。

3. UDP報文的頭信息（定長的（8字節））

4. 校驗和（checksum）的作用和工作機制

判斷收到的報文（數據）是否出現差錯的

利用hash函數的原理︰通過設計一種hash函數，達到沖突率很低的一種情況
發送端:checksum(payload)=>校驗和1 （把校驗和1填寫到UDP的header 中）
接收端:checksum(payload)=>校驗和2
比較校驗和2和header 中的校驗和1：如果不等，payload在傳輸過程中一定出現差錯了；如果相等，大概率payload沒有出現出錯

針對校驗和可以對上的情況，正常接收數據。
針對校驗和對不上的情況，直接丟棄包: UDP不是特別可靠

5.UDP協議棧的作用

計算校驗和

填寫正確的header信息

把 header + payload一起交給網絡層 （重點:UDP沒有發送緩沖區）

網絡層發送數據到網卡

send方法返回
重點:我們在應用層調用send方法時send方法返回了，就意味著數據已經到達網絡中

接收到數據之后

計算校驗和

解包

通知指定的進程，數據已經到達…這段期間，進程可能還暫時來不及過來取數據。所以UDP協議棧需要找個地方把數據暫存一會兒。UDP協議棧中有接收緩沖區。

6. UDP有接收緩沖區，沒有發送緩沖區
用戶發送多少數據，UDP也會發送多少數據，所以UDP是面向報文的
UDP發送數據無需任何準備工作，隨時隨地可以發送:寄信vs打電話，所以UDP是無連接的

7. 面向數據報文導致的一個后果:
由于底層(物理層＋網絡層)）都對一次發送的數據有大小限制。如果強行發送大于限制的數據，就會出現數據被截斷。
全雙工:同一個信道是雙向的。

8. UDP協議的最適用場景
對實時性要求較高，對可靠性要求較低的場景
實時聊天（語音、視頻聊天)
UDP支持廣播。如果有廣播需求，也可以考慮用UDP。

TCP協議

TCP（Transmission Control Protocol）：傳輸控制協議

目標:

以進程為單位傳遞數據

追求可靠性

什么是可靠性?

TCP只能保證盡自己最大的可能，把數據有序地發送給對方。但不能保證一定能發送給對方。

盡可能去發送給對方

即使發不過去，也有反饋

保證對方接收是有序的

保證對方不會收到差錯數據

TC會設計一些機制，來盡可能的優化網絡，提高對方收到的可能性

TCP使用什么樣的機制，來保證可靠性——確認應答機制

TCP發送的數據，一般被稱為segment(數據段)

應答: acknowledge

如果發送方同時發送了多條segment，應答進行了多次應答。發送方如何得知，接收方收到的是哪一次的segment?
編號機制:發送方為發送的數據做編號，應答的時候帶上對應編號即可。

如果接收方沒有收到數據，則不會應答;或者接收方應答了，但應答丟包了
總之:發送方沒有收到對應的應答。則認為對方沒有收到數據——超時重傳機制

TCP協議的header格式

和UDP不同，TCP的header 不是定長的。

哪個或者哪些字段，可以保證接受方的TCP協議棧進行解包工作?
4位header長度

根據源port+目標port做分用

到目前為止，TCP發送的 segment有兩種:（1.攜帶數據segment，⒉.應答segment），TCP協議并沒有把兩種作用的segment進行不同格式的設計，而是進行統一的設置了!
那具體怎么區分本次segment是否有應答的作用呢?
ack ==1時segment有應答功能；ack == 0時segment沒有應答功能

segment的可能情況:（1）光攜帶數據；（2）攜帶數據＋應答（網絡中合并數據的發送，可以提高網絡發送的效率）

32位序號：SN（Sequence Number）
32位確認序號：ASN（Acknowledge Sequence Number）

SN和ASN書寫規則

TCP為發送的每個字節都進行編號(只是payload，沒有header)[h ello]
h: 108(隨便選的) ，e: 109 ，l: 110， l: 111， o: 112

TCP協議棧在建立連接時，會隨機一個初識序列號(Initial Sequence Number lSN)lSN : 108

發送的時候，header 中的SN填寫的是 payload 中的第一個字節的序列號
[ hello ]
SN: 108
接收方是知道長度是5的，所以，接收方如果收到數據，則表示108 - 112已經全部收到了

ASN應該如何填寫？填寫的是接收方期望收到的下一個字節的數據
上述例子中，接收方要應答的話ASN應該填寫113。隱含的意思就是113之前的所有數據，已經全部接收到了。

如果發送方超過一定時間都沒有收到應答，則可能

發送方的處理邏輯是一致的。超時之后，直接重傳即可(重傳的數據不會丟失)，不需要區分情況

如果亂序到達怎么辦？

對于發送方，收到了一個應答segASN = x時，發送方是怎么理解這個信號的?
對方已經收到收到了x-1之前的所有數據了。
TCP協議是有接收緩沖區的，保證對方接收是有序的（接收端可以重新整理數據，接收過得數據不再接收）

如果超時之后，重傳對方仍然沒有收到，怎么辦?

繼續重傳，直到到達一個閾值（假設6次）。如果6次，我都沒有收到應答。我就認為不需要再努力的，放棄:

盡人事，試圖通知對方，連接異常關閉了——通過發送一個reset segment(另一種)。
rst = 1，reset segment
rst = 0，不是reset segment

通知我們的應用層，數據發送失敗了。（Java中是通過異常的方式通知的，會收到一個IOException (SocketException)描述reset connection）

連接管理（Connection Message）

為什么需要連接（連接是什么抽象）？

作為TCP協議棧，是需要維護一個接收緩沖區的。
（1）保證整理亂序到達的數據
（2）在數據暫時未被應用層讀走之前，臨時保存數據

作為TCP協議棧，是需要維護一個發送緩沖區的。
因為要考慮重發的可能性，所以未應答的數據不能直接扔掉，所以需要一個空間暫存
例：send(‘hello’)成功，代表數據被發送到OS的TCP協議棧的發送緩沖區中

作為TCP協議棧
發送方時，需要維護已經發送的SN
接收方時，需要維護應該應答的SN

上述3點，足以說明:TCР協議棧，為了保證之前的那些機制可用，必須為每個信道，維護一組相關的數據! !

建立連接階段的必要性

由于TCP是追求可靠性的，所以TCP在正式發送數據之前，想驗證下對象是否能收到我的數據。
類比:寄信＋電話

Connection對象，有一部分信息是無法獨立知道的，需要雙方進行有效信息的同步

TCP的建立連接,需要雙方交換幾次信息——三 次——三 次握手
[常見面試題]為什么是三次?為什么不是兩次，為什么不是四次，為什么不是其他次?

4種segment:數據segment、應答segment (ack= 1)、reset segment (rst= 1)、同步segment (syn= 1)

什么是連接&為什么TCP需要有連接，UDP就沒有連接。
邏輯上對信道的抽象。物理上各自內存中維護的信道相關的一組數據。
因為TCP為了追求可靠性引入一系列機制（確認應答機制，超時重傳機制），為了這些機制能正常的工作，使得TCP必須引入連接的概念。

為什么要有建立連接階段的必要性

互相確認對象在線

雙方同步必要的初識信息

為什么是三次握手。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的UDP协议和TCP协议的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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