[网络协议] UDP和TCP以及TCP的三次握手和四次挥手

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[网络协议]UDP和TCP以及TCP的三次握手和四次挥手

前言

UDP（User Data Protocol）用户数据协议和TCP （Transition control Protocol）传输控制协议,是传输层的两种协议,TCP面向连接,UDP面向无连接。

1. UDP和TCP的区别

TCP是面向连接的,连接需要一定的时间,但保证了传输的稳定性,UDP面向无连接即时性高,但不稳定,容易丢包。
TCP的报文要包含SYN和ACK,首部占用比较多的字节,最少需要20个,UDP的首部只需要8个字节
TCP的传输方式是字节流,UDP的传输方式是数据包
TCP只能对多连接,UDP比较随意,可以一对多,多对一或者多对多

	UDP	TCP
是否面向连接	否	是
是否可靠	否	是
即时性	高	低
首部开销	8个字节	20~60个字节
层传输方式	数据包	字节
连接方式	一对多、多对一、多对多	只能一对一
适用场景	适用于实时应用如视频会议、直播、IP电话等	适用于要求可靠传输的应用如文件传输

需要注意的是不是所有的流媒体都基于UDP,如直播常用的传输协议RTMP和HLS都是基于TCP的

2.三次握手

2.1 三次握手的过程
在这里插入图片描述

第一次客户端向服务发送建立连接的请求,报文首部同部位SYN=1,初始序号seq = x,发送成功后客户端状态由closed变为syn_send。
第二次握手服务端收到客户端建立连接的请求,确认后向客户端发送建立连接的请求,确认位ACK=1,确认序列号ack = x+1,同步位SYN = 1,同步序列号seq = y,发送成功后服务端的状态由listen变为syn_received。
第三次握手,客户端确认后向服务端发送确认报文ACK= 1,确认序列号ack = y+1,序号seq = x+1（因为初始值是x）,此时客户端的状态变为established,服务端收到ACK报文后转态也变成established,此时双发已经建立连接。

如果将发送建立连接请求和确认收到请求作为一次连接的话,三次握手可以看做两次连接确认和一次syn的确认：

客户端向服务端建立连接服务端同意
服务端向客户端建立连接客户端同意
客户端确认是最新的syn后同意建立连接

2.2 为什么是三次握手？

第一次握手确认了客户端的发送能力和服务端的接收能力,第二此握手确认了客户端和服务端的发送和接收能力。第三握手确认syn是最新的,是为了防止网络延迟,导致服务端一直处于等待状态,造成资源的浪费。具体过程是这样的:

假如客户端发送SYN的时候网络节点中出现延迟,客户端等不到服务端的ACK,会再次发送SYN,服务端收到SYN并且成功跟客户端建立连接,之后服务端接收到了被延迟的SYN,向客户端发送ACK确认进行第二次握手,客户端经过判断发现这个SYN是重新上传过的并且已经成功建立连接了,就不会再向服务端发送ACK,服务端收不到客户端的确认ACK就一直处于等待状态。