跳到主要内容

传输层上的 TCP 和 UDP

参考：

知乎

传输层概述

“三次握手，四次挥手”你真的懂吗？

TCP/IP 协议是一个协议簇。里面包括很多协议的，UDP 只是其中的一个， 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。

传输层的主要功能： 为端到端连接提供可靠的传输服务，为端到端连接提供流量控制，差错控制，服务质量等管理服务，具有传输层功能的协议：TCP 、SPX 、NetBIOS。

1539916037617

TCP 和 UDP 是 OSI 模型中的传输层中的协议。

TCP 定义

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

UDP 定义

UDP （User Datagram Protocol 用户数据报协议）是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

区别：

TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个 TCP 连接，之后才能传输数据。TCP 提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。

UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP 不提供可靠性，它只是把应用程序传给 IP 层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于 UDP 在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快 。

使用场景：

TCP： 浏览器，SSH QQ 文件传输等

UDP：音频和多媒体应用，QQ 聊天，网络游戏和直播等

三次握手，四次挥手

tcp 头部结构：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；口大小 16 位；偏移量 16 位；校验和 16 位；选项 32 位(可选)；

1551344220502

名词解释​

1、ACK 是 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。

2、SYN 同步序列号，TCP 建立连接时将这个位置 1。

3、FIN 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。

三次握手​

  • 第一次握手：客户端尝试连接服务器，向服务器发送 syn 包（同步序列编号 Synchronize Sequence Numbers），syn=j，客户端进入 SYN_SEND 状态等待服务器确认
  • 第二次握手：服务器接收客户端 syn 包并确认（ack=j+1），同时向客户端发送一个 SYN 包（syn=k），即 SYN+ACK 包，此时服务器进入 SYN_RECV 状态
  • 第三次握手：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 状态，完成三次握手
第一次握手： 主机A尝试连接服务器B，向服务器B发送含有**同步序列号额度标志位的数据段（就是 syn包 全称为 同步序列标号 Synchronize Sequence Numbers ），syn = j **，然后主机A进入SYN_SEND状态等待服务器B确认————“A对B说：请求通话？”


第二次握手： 服务器B接收到主机A发送的`syn`包并确定（ack = j + 1），然后给主机A返回一个数据段：SYN（syn = k）+ACK 包（其中包括同步序列标号syn 和 确定应答ACK），然后服务器B进入 SYN_RECV 状态————“B收到A的话，B对A说：你能听到吗？”


第三次握手： 主机A接收到 SYN+ACK包，向服务器B发送确定包ACK（ack = k + 1），此包发送完毕，主机A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手————“A听到B的话，A又对B说：我马上进入正题！”

第一次：主机 A 向主机 B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机 B，向主句 B 请求建立连接，通过这个数据段，主机 A 告诉主机 B 两件事：我要和你通信，你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。 ——请求通信和询问 B 的起始数据段

第二次：主机 B 收到主机 A 的请求后，用一个带有确定应答（ACK）和同步序列号（SYN）的标志位的数据段响应主机 A，同时也告诉主机 A 两件事：我已经收到你的请求了，你可以传输数据给我了和你要用哪个序列号作为起始数据段来回应我。——确定通信和询问 A 的起始数据段

第三次：主机 A 收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到主机 B 的数据段：”我已经收到回复了，我现在要开始传输实际数据了。“这样 3 次握手就完成了，主机 A 和主机 B 就可以传输数据了。

3 次握手的特点：

  • 没有应用层的数据
  • SYN 这个标志位只有在 TCP 建立连接时才会被置 1
  • 握手完成后 SYN 标志位被置 0

四次挥手​

TCP 建立连接要进行 3 次握手，而断开连接要进行 4 次

第一次： 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 ；

第二次： 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；

第三次： 由 B 端再提出反方向的关闭请求,将 FIN 置 1 ；

第四次： 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.。

由 TCP 的三次握手和四次断开可以看出，TCP 使用面向连接的通信方式， 大大提高了数据通信的可靠性，使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互， 为数据正式传输打下了可靠的基础。