1. TCP 協(xié)議與 UDP 協(xié)議的區(qū)別
首先咱們弄清楚，TCP協(xié)議和UCP協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的聯(lián)系，很多人犯糊涂了，
一直都是說TCP協(xié)議與UDP協(xié)議的區(qū)別，我覺得這是沒有從本質(zhì)上弄清楚網(wǎng)絡(luò)通信！
TCP/IP協(xié)議是一個(gè)協(xié)議簇。里面包括很多協(xié)議的，UDP只是其中的一個(gè)， 之所以命名為TCP/IP協(xié)議，因?yàn)門CP、IP協(xié)議是兩個(gè)很重要的協(xié)議，就用他兩命名了。
TCP/IP協(xié)議集包括應(yīng)用層,傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)訪問層。
其中應(yīng)用層包括:
1、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）:萬維網(wǎng)的基本協(xié)議；
2、文件傳輸（TFTP簡單文件傳輸協(xié)議）；
3、遠(yuǎn)程登錄（Telnet），提供遠(yuǎn)程訪問其它主機(jī)功能, 它允許用戶登錄internet主機(jī)，并在這臺主機(jī)上執(zhí)行命令；
4、網(wǎng)絡(luò)管理（SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議），該協(xié)議提供了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法， 以及配置管理,統(tǒng)計(jì)信息收集,性能管理及安全管理等；
5、域名系統(tǒng)（DNS），該系統(tǒng)用于在internet中將域名及其公共廣播的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成IP地址。
其次網(wǎng)絡(luò)層包括:
1、Internet協(xié)議（IP）；
2、Internet控制信息協(xié)議（ICMP）；
3、地址解析協(xié)議（ARP）；
4、反向地址解析協(xié)議（RARP）。
最后說網(wǎng)絡(luò)訪問層:
網(wǎng)絡(luò)訪問層又稱作主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層（host-to-network），網(wǎng)絡(luò)訪問層的功能包括IP地址與物理地址硬件的映射， 以及將IP封裝成幀.基于不同硬件類型的網(wǎng)絡(luò)接口，網(wǎng)絡(luò)訪問層定義了和物理介質(zhì)的連接. 當(dāng)然我這里說得不夠完善，TCP/IP協(xié)議本來就是一門學(xué)問，每一個(gè)分支都是一個(gè)很復(fù)雜的流程， 但我相信每位學(xué)習(xí)軟件開發(fā)的同學(xué)都有必要去仔細(xì)了解一番。
下面著重講解一下TCP協(xié)議和UDP協(xié)議的區(qū)別
TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是面向連接的協(xié)議，也就是說，在收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對方建立可靠的連接。 一個(gè)TCP連接必須要經(jīng)過三次“對話”才能建立起來，其中的過程非常復(fù)雜， 只簡單的描述下這三次對話的簡單過程：
1）主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)出連接請求數(shù)據(jù)包：“我想給你發(fā)數(shù)據(jù)，可以嗎？”，這是第一次對話；
2）主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送同意連接和要求同步 （同步就是兩臺主機(jī)一個(gè)在發(fā)送，一個(gè)在接收，協(xié)調(diào)工作）的數(shù)據(jù)包 ：“可以，你什么時(shí)候發(fā)？”，這是第二次對話；
3）主機(jī)A再發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包確認(rèn)主機(jī)B的要求同步：“我現(xiàn)在就發(fā)，你接著吧！”， 這是第三次對話。
三次“對話”的目的是使數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收同步， 經(jīng)過三次“對話”之后，主機(jī)A才向主機(jī)B正式發(fā)送數(shù)據(jù)。
TCP三次握手過程
第一次握手：主機(jī)A通過向主機(jī)B 發(fā)送一個(gè)含有同步序列號的標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段給主機(jī)B，向主機(jī)B 請求建立連接，通過這個(gè)數(shù)據(jù)段， 主機(jī)A告訴主機(jī)B 兩件事：我想要和你通信；你可以用哪個(gè)序列號作為起始數(shù)據(jù)段來回應(yīng)我。
第二次握手：主機(jī)B 收到主機(jī)A的請求后，用一個(gè)帶有確認(rèn)應(yīng)答（ACK）和同步序列號（SYN）標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段響應(yīng)主機(jī)A，也告訴主機(jī)A兩件事：我已經(jīng)收到你的請求了，你可以傳輸數(shù)據(jù)了；你要用那個(gè)序列號作為起始數(shù)據(jù)段來回應(yīng)我
第三次握手：主機(jī)A收到這個(gè)數(shù)據(jù)段后，再發(fā)送一個(gè)確認(rèn)應(yīng)答，確認(rèn)已收到主機(jī)B 的數(shù)據(jù)段："我已收到回復(fù)，我現(xiàn)在要開始傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)了，這樣3次握手就完成了，主機(jī)A和主機(jī)B 就可以傳輸數(shù)據(jù)了。
3次握手的特點(diǎn)
沒有應(yīng)用層的數(shù)據(jù) ,SYN這個(gè)標(biāo)志位只有在TCP建立連接時(shí)才會被置1 ,握手完成后SYN標(biāo)志位被置0。
TCP建立連接要進(jìn)行3次握手，而斷開連接要進(jìn)行4次
第一次： 當(dāng)主機(jī)A完成數(shù)據(jù)傳輸后,將控制位FIN置1，提出停止TCP連接的請求 ；
第二次： 主機(jī)B收到FIN后對其作出響應(yīng)，確認(rèn)這一方向上的TCP連接將關(guān)閉,將ACK置1；
第三次： 由B 端再提出反方向的關(guān)閉請求,將FIN置1 ；
第四次： 主機(jī)A對主機(jī)B的請求進(jìn)行確認(rèn)，將ACK置1，雙方向的關(guān)閉結(jié)束.。
由TCP的三次握手和四次斷開可以看出，TCP使用面向連接的通信方式， 大大提高了數(shù)據(jù)通信的可靠性，使發(fā)送數(shù)據(jù)端和接收端在數(shù)據(jù)正式傳輸前就有了交互， 為數(shù)據(jù)正式傳輸打下了可靠的基礎(chǔ)。
名詞解釋
1、ACK 是TCP報(bào)頭的控制位之一，對數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。確認(rèn)由目的端發(fā)出， 用它來告訴發(fā)送端這個(gè)序列號之前的數(shù)據(jù)段都收到了。 比如確認(rèn)號為X，則表示前X-1個(gè)數(shù)據(jù)段都收到了，只有當(dāng)ACK=1時(shí),確認(rèn)號才有效，當(dāng)ACK=0時(shí)，確認(rèn)號無效，這時(shí)會要求重傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。
2、SYN 同步序列號，TCP建立連接時(shí)將這個(gè)位置1。
3、FIN 發(fā)送端完成發(fā)送任務(wù)位，當(dāng)TCP完成數(shù)據(jù)傳輸需要斷開時(shí),，提出斷開連接的一方將這位置1。
TCP的包頭結(jié)構(gòu)：
源端口 16位；
目標(biāo)端口 16位；
序列號 32位；
回應(yīng)序號 32位；
TCP頭長度 4位；
reserved 6位；
控制代碼 6位；
窗口大小 16位；
偏移量 16位；
校驗(yàn)和 16位；
選項(xiàng) 32位(可選)；
這樣我們得出了TCP包頭的最小長度，為20字節(jié)。
UDP（User Data Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）
1、UDP是一個(gè)非連接的協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接， 當(dāng)它想傳送時(shí)就簡單地去抓取來自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。 在發(fā)送端，UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、 計(jì)算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制； 在接收端，UDP把每個(gè)消息段放在隊(duì)列中，應(yīng)用程序每次從隊(duì)列中讀一個(gè)消息段。
2、 由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接，因此也就不需要維護(hù)連接狀態(tài)，包括收發(fā)狀態(tài)等， 因此一臺服務(wù)機(jī)可同時(shí)向多個(gè)客戶機(jī)傳輸相同的消息。
3、UDP信息包的標(biāo)題很短，只有8個(gè)字節(jié)，相對于TCP的20個(gè)字節(jié)信息包的額外開銷很小。
4、吞吐量不受擁擠控制算法的調(diào)節(jié)，只受應(yīng)用軟件生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、 源端和終端主機(jī)性能的限制。
5、UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付， 因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的鏈接狀態(tài)表（這里面有許多參數(shù)）。
6、UDP是面向報(bào)文的。發(fā)送方的UDP對應(yīng)用程序交下來的報(bào)文， 在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報(bào)文的邊界， 因此，應(yīng)用程序需要選擇合適的報(bào)文大小。
我們經(jīng)常使用“ping”命令來測試兩臺主機(jī)之間TCP/IP通信是否正常， 其實(shí)“ping”命令的原理就是向?qū)Ψ街鳈C(jī)發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包，然后對方主機(jī)確認(rèn)收到數(shù)據(jù)包， 如果數(shù)據(jù)包是否到達(dá)的消息及時(shí)反饋回來，那么網(wǎng)絡(luò)就是通的。
ping命令是用來探測主機(jī)到主機(jī)之間是否可通信，如果不能ping到某臺主機(jī)，表明不能和這臺主機(jī)建立連接。ping命令是使用 IP 和網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議 (ICMP)，因而沒有涉及到任何傳輸協(xié)議(UDP/TCP) 和應(yīng)用程序。它發(fā)送icmp回送請求消息給目的主機(jī)。
ICMP協(xié)議規(guī)定：目的主機(jī)必須返回ICMP回送應(yīng)答消息給源主機(jī)。如果源主機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)收到應(yīng)答，則認(rèn)為主機(jī)可達(dá)。
UDP的包頭結(jié)構(gòu)：
- 源端口 16位
- 目的端口 16位
- 長度 16位
- 校驗(yàn)和 16位
小結(jié)TCP與UDP的區(qū)別：
1、基于連接與無連接；
2、對系統(tǒng)資源的要求（TCP較多，UDP少）；
3、UDP程序結(jié)構(gòu)較簡單；
4、流模式與數(shù)據(jù)報(bào)模式 ；
5、TCP保證數(shù)據(jù)正確性，UDP可能丟包；
6、TCP保證數(shù)據(jù)順序，UDP不保證。
