序言
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,基于连接的协议,也就是说在收发数据前,需要建立可靠的连接。
UDP 是User Datagram Protocol的简称, 中文名是用户数据报协议, 参考模型中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。
一、编程区别
通常我们在说到网络编程时默认是指TCP编程,即用前面提到的socket函数创建一个socket用于TCP通讯,函数参数我们通常填为SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),这表示建立一个socket用于流式网络通讯。
SOCK_STREAM这种的特点是面向连接的,即每次收发数据之前必须通过connect建立连接,也是双向的,即任何一方都可以收发数据,协议本身提供了一些保障机制保证它是可靠的、有序的,即每个包按照发送的顺序到达接收方。
而SOCK_DGRAM这种是User Datagram Protocol协议的网络通讯,它是无连接的,不可靠的,因为通讯双方发送数据后不知道对方是否已经收到数据,是否正常收到数据。任何一方建立一个socket以后就可以用sendto发送数据,也可以用recvfrom接收数据。根本不关心对方是否存在,是否发送了数据。它的特点是通讯速度比较快。大家都知道TCP是要经过三次握手的,而UDP没有。
基于上述不同,UDP和TCP编程步骤也有些不同,如下:
TCP:
TCP编程的服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket();
2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();
4、开启监听,用函数listen();
5、接收客户端上来的连接,用函数accept();
6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();
7、关闭网络连接;
8、关闭监听;
TCP编程的客户端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket();
2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选
4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性;
5、连接服务器,用函数connect();
6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();
7、关闭网络连接;
UDP:
与之对应的UDP编程步骤要简单许多,分别如下:
UDP编程的服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket();
2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();
4、循环接收数据,用函数recvfrom();
5、关闭网络连接;
UDP编程的客户端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket();
2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选
4、设置对方的IP地址和端口等属性;
5、发送数据,用函数sendto();
6、关闭网络连接;
二、应用场景
UDP应用场景:
1.面向数据报方式
2.网络数据大多为短消息
3.拥有大量Client
4.对数据安全性无特殊要求
5.网络负担非常重,但对响应速度要求高
三、TCP链接的三次握手--四次分手
TCP是面向连接的,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。这就是面试中经常会被问到的TCP三次握手。只是了解TCP三次握手的概念,对你获得一份工作是没有任何帮助的,你需要去了解TCP三次握手中的一些细节。先来看图说话。
第一次握手:建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;
第二次握手:服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态;
第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。
完成了三次握手,客户端和服务器端就可以开始传送数据。以上就是TCP三次握手的总体介绍。
第一次分手:主机1(可以使客户端,也可以是服务器端),设置Sequence Number和Acknowledgment Number,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;
第二次分手:主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,Acknowledgment Number为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我“同意”你的关闭请求;
第三次分手:主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入LAST_ACK状态;
第四次分手:主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,主机1也可以关闭连接了。
至此,TCP的四次分手就这么愉快的完成了。当你看到这里,你的脑子里会有很多的疑问,很多的不懂,感觉很凌乱;没事,我们继续总结。
提问:为什么要三次握手?
TCP的三次握手,那为什么非要三次呢?怎么觉得两次就可以完成了。那TCP为什么非要进行三次连接呢?
为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误
为什么要四次分手?
那四次分手又是为何呢?TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式,这就意味着,当主机1发出FIN报文段时,只是表示主机1已经没有数据要发送了,主机1告诉主机2,它的数据已经全部发送完毕了;但是,这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文段时,表示它已经知道主机1没有数据发送了,但是主机2还是可以发送数据到主机1的;当主机2也发送了FIN报文段时,这个时候就表示主机2也没有数据要发送了,就会告诉主机1,我也没有数据要发送了,之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。如果要正确的理解四次分手的原理,就需要了解四次分手过程中的状态变化。
四、总结TCP与UDP区别总结:
1、TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接
2、TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;UDP尽最大努力交付,即不保 证可靠交付
3、TCP面向字节流,实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
UDP没有拥塞控制,因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低(对实时应用很有用,如IP电话,实时视频会议等)
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小,只有8个字节
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道