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前言
前篇
引言
TCP与UDP之间的区别
TCP
三次握手
为什么要三次握手而不是两次握手#xff1f;
丢包问题与乱序问题的解决
四次挥手
为什么客户端需要等待超时时间#xff1f;
UDP协议
TCP和UDP的主要区别 前言
本博客是博主用于复习计算机网络的博客…目录
前言
前篇
引言
TCP与UDP之间的区别
TCP
三次握手
为什么要三次握手而不是两次握手
丢包问题与乱序问题的解决
四次挥手
为什么客户端需要等待超时时间
UDP协议
TCP和UDP的主要区别 前言
本博客是博主用于复习计算机网络的博客如果疏忽出现错误还望各位指正。
这篇博客是在B站掌芝士zzs这个UP主的视频的总结讲的非常好。
可以先去看一篇视频再来参考这篇笔记或者说直接偷走。
一条视频讲清楚TCP协议与UDP协议-什么是三次握手与四次挥手_哔哩哔哩_bilibili
前篇
计算机网络——MAC地址和IP地址-CSDN博客计算机网络——交换机和路由器-CSDN博客计算机网络——网络地址转换NAT技术-CSDN博客
引言
对于TCP协议和UDP协议大家应该都有所耳闻。我们常用的网络通讯比如浏览网页、软件、聊天以及你现在正在收看的视频都是通过这两种协议来进行数据传输的。到底他们是如何工作的这两种协议又有什么区别呢
TCP与UDP之间的区别
TCP协议和UDP协议都工作在传输层他们的目标都是在程序之间传输数据数据可以是文本文件可以是视频也可以是图片。对于TCP协议和UDP协议来说都是一堆二进制数并没有多大的区别。
最大的区别是一个基于连接一个基于非连接。
具体是什么意思
举一个简单的例子。
如果把人与人的通信比喻为进程与进程的通信我们基本有两种方式。
第一种方式是写信第二种方式是打电话。
如果不考虑速度因素这两种方式之间最大的区别是什么
就是信寄出去之后对方是否能收到以及收到的信内容是否完整先后寄两封信过去是否按照顺序接收都变成了未知数甚至你填写的收信地址和收信人是否存在你都无法确认。
而打电话则不同从拨打电话到对方接通互相通话再到结束通话后挂断这一系列的流程都能得到及时的反馈并且能确认对方准确的接收到。
打电话是基于连接的也就是TCP而写信就是基于非连接的就是UDP。
TCP是如何保证以上过程的有三个关键的步骤分别为三次握手、传输确认、四次挥手。 TCP
三次握手
三次握手是建立连接的过程。
当客户端向服务端发起连接时会先发一包连接请求数据过去询问一下能否与你建立连接。这包数据我们称之为SYN同步序列编号Synchronize Sequence Numbers如果对端同意连接则回复一包SYNACK包。客户端收到之后回复一包ACK包Acknowledge character确认字符连接建立。
因为这个过程中互相发送了三包数据所以称之为三次握手。 为什么要三次握手而不是两次握手
为什么不服务端回复完SYNACK之后就建立连接
这是为了防止因为已失效的请求报文突然又传到服务器引起错误。
假设采用两次握手建立连接客户端向服务端发送了一个SYN包来请求建立连接因为某些未知的原因并没有到达服务器在中间某个网络节点产生了滞留。
为了建立连接客户端会重发赠包。这次的数据包正常送达服务端回复SYNACK后建立起了连接。
但是第一包数据阻塞的网络节点突然恢复第一包送包又送达到服务端。
这时服务端会误认为是客户端又发起了一个新的连接从而在两次握手之后进入等待数据状态。
服务端认为是两个连接而客户端认为是一个连接造成的状态不一致。
如果在三次握手的情况下服务端收不到最后的ACK包自然不会认为连接建立成功。
所以三次握手本质上来说就是为了解决网络信道不可靠的问题。
为了能够在不可靠的信道上建立起可靠的软件。经过三次握手之后客户端和服务端都进入了数据传输状态。TCP协议需要在不可靠的信道上保证可靠的连接。
丢包问题与乱序问题的解决
现在就有几个问题需要面对
一包数据有可能会被拆成多包发送如何处理丢包问题这些数据包到达的先后顺序不同如何处理乱序问题
针对这些要求TCP协议为每一个连接建立了一个发送缓冲区。
从建立连接后的第一个字节的序列号为零后面每个字节的序列号就会增加。1234……
发送数据时从发送缓冲区取一部分数据组成发送报文在其TCP协议头中会附带序列号和长度。
接收端在收到数据后需要回复确认报文确认报文中的ACK等于接收序列号加长度也就是下一包数据需要发送的起始序列号序列号长度。
这样一问一答的发送方式能够使发送端确认发送的数据已经被对方收到。
发送端也可以一次发送连续的多报数据接收端只需要回复一次ACK就可以了。
这样发送端可以把待发送的数据分割成一系列的碎片发送到对端。
对端根据序列号和长度在接收后重构出来完整的数据。假设其中丢失了某些数据包在接收端可以要求发送端重传。
比如丢失了100到199这100个字节接收端向发送端发送X等于100的报文发送端收到后重传这一包数据接收端进行补齐。 以上过程不区分客户端和服务端TCP连接是全双工的对于两端来说均采用上述机制。
四次挥手
处于连接状态的客户端和服务端都可以发起关闭连接请求需要四次挥手来进行连接关闭。
假设客户端主动发起连接关闭请求他需要将服务端发起一包FIN包表示要关闭连接自己进入终止等待一状态。这是第一次挥手。
服务端收到FIN包发送一包ACK包表示自己进入了关闭等待状态客户端进入终止等待二状态。这是第二次挥手。
服务端此时还可以发送未发送的数据而客户端还可以接收数据待服务端发送完数据之后发送一包FIN包进入最后确认状态。这是第三次挥手。
客户端收到之后回复ACK包进入超时等待状态经过超时时间后关闭连接。
而服务端收到ACK包后立即关闭连接这是第四次挥手。 为什么客户端需要等待超时时间
这是为了保证对方已收到ACK包。
因为假设客户端发送完最后一包ACK包后就释放了连接。一旦ACK包在网络中丢失服务端将一直停留在最后确认状态。
如果客户端发送最后一包ACK包后等待一段时间服务端还没有接收到这时服务端因为没有收到ACK包会重发FIN包客户端会响应这个FIN包重发ACK包并刷新超时时间。
这个机制跟三次握手一样也是为了保证在不可靠的网络链路中进行可靠的连接断开确认。
UDP协议
首先UDP协议是基于非连接的发送数据就是简单的把数据包封装一下然后从网卡发出去就可以。
数据包之间并没有状态上的联系。
正因为UDP这种简单的处理方式导致它的性能损耗非常少对于CPU内存资源的占用也远小于TCP。但是对于网络传输过程中产生的丢包UDP协议并不能保证。
所以UDP在传输稳定性上要弱于TCP。
TCP和UDP的主要区别
TCP传输数据稳定可靠适用于对网络通讯质量要求较高的场景需要准确无误的传输给对方比如传输文件、发送邮件、浏览网页等。
UDP的优点是速度快但是可能产生丢包所以适用于对实时性要求较高但是对少量丢包并没有太大要求的场景比如域名查询、语音通话、视频直播等。
