总结TCP和UDP详解在后文
相同点:
1.都是传输层协议
2.都是全双工通信
区别:
TCP | UDP |
面向连接 | 无连接 |
一对一 | 一对一,一对多,多对多,多对一(单播,多播,广播) |
可靠 | 不保证可靠交付 |
面向字节流 | 面向报文 |
拥塞控制、流量控制 | 网络拥堵也不影响UDP发送速率 |
无边界 | 有边界 |
头部开销大 | 头部开销小 |
文件传输,邮件发送 | 音视频电话,直播 |
单工模式:只支持数据在一个方向上传输;
半双工模式:允许数据在两个方向上传输,但是某一时刻只允许数据在一个方向上传输;
全双工的模式:同时在两个方向上传输,是两个单工通信的结合,要求发送设备和接收设备同时具有独立的接收和发送能力。
无边界:多大的消息都能传输
有边界:一个完整的包直接发送,包的大小有边界,所以传输的消息长度有限制
OSI七层模型和TCP/IP四层模型
通信时需要用到网络模型来进行数据封装。一层一层封装和拆包。
OSI 模型把网络通信的工作分为 7 层,从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
分层太多,增加了网络工作的复杂性。 简化为4 层TCP/IP 模型。
TCP和UDP属于传输层的协议
传输层位于网络层之上,为不同主机运行的进程提供通信,也就是端口对端口,我们称其为:“端对端通信”。
网络层的协议为不同主机提供协议,我们称其为:点对点通信。
UDP协议
应用:实时音视频、直播等
1.无连接
2.不保证可靠
3.面向报文,一次传送一个完整报文
UDP报文
UDP头部开销比较小
UDP报文头部
伪首部:仅仅用来计算检验和,不占内存空间
长度:首部和数据的总长度
TCP协议
应用:文件传输,数据传输。(邮件)
1.可靠
2.有序
3.具有检测功能(可靠的表现)
4.面向字节流
TCP数据报文结构:
1.序号Seq(Sequence Number):32位,标识从数据包的序号。
2.确认号Ack(Acknowledge Number):32位,客户端和服务器端都可以发送,Ack = Seq + 1。确认收到了刚才发送过来的数据包。
3.标志位:每个标志位占用1bit,共6个标志位,分别为 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
- URG:紧急指针(urgent pointer)有效。尽快发送,不进入缓冲区。优先级高。
- ACK:确认号Ack有效。当我们需要使用确认号的时候ACK标志位也要设置。
- PSH:高优先级。尽快发送缓冲区的数据。尽快推送。
- RST:重置连接。释放TCP连接再重新建立。
- SYN:建立一个新连接。此时会随机分配Seq序列号初始值。
- FIN:断开一个连接。(数据发送完毕)
窗口 :由于接收方的数据缓存空间有限,需要告知发送方自己剩余的可用缓冲区大小。窗口大小通常用滑动窗口流量控制
TCP三次握手
A 为客户端,B 为服务器端。
- 首先 B 处于 LISTEN(监听)状态,等待A的连接请求。
- A 向 B 发送连接请求报文,SYN=1(建立连接标志),ACK=0(非确认包),seq= x(A的随机初始序号)。第一次握手
- B 收到连接请求报文,若同意建立连接,则B向 A 发送连接确认报文,SYN=1(建立连接标志),ACK=1(确认包,确认收到刚才发过来的报文),确认号ack= x+1,seq= y(B的随机初始序号)。第二次握手
- A 收到 B 的连接确认报文后,还要向 B 发出确认,确认号为 y+1,序号为 x+1。第三次握手
- B 收到 A 的确认后,连接建立。
建立连接后,序号发一包就加1。ACK都为1。
TCP四次挥手
- A 发送释放连接报文,FIN=1。第一次挥手
- B 收到之后发出确认ACK=1,此时 TCP 属于半关闭状态-CLOSE-WAIT 状态,B 能向 A 发送数据但是A 不能向 B 发送数据。第二次挥手
- 当 B 不再需要连接时,发送连接释放报文,FIN=1。第三次挥手
- A 收到后发出确认,进入 TIME-WAIT 状态,等待 2 MSL(最大报文存活时间)后释放连接。第四次挥手
- B 收到 A 的确认后释放连接。
CLOSE-WAIT 状态:让B端发送还未传送完毕的数据,传送完毕之后,服务器会发送 FIN 连接释放报文。
TIME-WAIT 状态:避免出现最后一包ACK丢失。假设第四次挥手的包丢失,那么B会一直发过来FIN包请求close,此时要求A不能关闭,否则B就发不过来了。A收到FIN包之后也会一直重发ACK包去确认。
MSL:任何报文段在被丢弃前在网络中被允许存在的最长时间。
python的socket编程请见这篇文章:
TCP网络编程-python_朝一爱学习的博客-CSDN博客
TCP的拥塞控制和流量控制会另外写一篇文章