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一、TCP协议概述

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，由ETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议(UDP) 是同一层内另一个重要的传输协议。

TCP报文结构

①源端口：标识发送方的应用进程。
②目的端口：标识接收方的应用进程。
③序号：保证数据传输的有序性。
④确认号：对收到的数据进行确认。
⑤Flag字段（8位）：ACK-确认号标志，置1表示确认号有效，表示收到对端的特定数据；RST-复位标志，置1表示拒绝错误和非法的数据包，复位错误的连接；SYN-同步序号标志，置1表示同步序号，用来建立连接；FIN-结束标志，置1表示连接将被断开，用于拆除连接。
⑥Option字段（可选项）：MSS最大报文段长度，通过置位，协商能承载的TCP数据的大小。

TCP序列号及确认号：

TCP端口号：

源端口随机分配，目标端口使用知名端口(Well-known port) ;
应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023;
目的端口号为服务端开启的服务所侦听的端口，如HTTP缺省使用80。

TCP端口号、序列号及确认号：

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二、TCP三次握手和四次挥手

传输机制-TCP三次握手：

传输机制-TCP四次挥手：

面向字节流：

流量控制-滑动窗口机制：窗口大小决定了在收到确认前可以发送的字节数。

可靠传输-停止等待协议：

拥塞控制：

RST标志位：用于复位因某种原因导致的错误连接，也用来拒绝非法数据和请求。如果接收到RST位，通常发生了某些错误。其可能被接收方或者中间设备置为。

RST置为的原因：①服务器端口没有打开。②服务器响应太慢，用户终止连接。③网络攻击等。

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三、UDP协议概述

UDP是User Datagram Protocol的简称，中文 名是用户数据报协议，是OSI (Open System Interconnection，开放式系统互联)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，IETF RFC 768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。

UDP报文结构：

UDP协议特点：
①UDP是无连接的，在传输数据之前，不需要进行复杂的三次握手来建立连接。
②在传输数据时，没有协议间通信流量(确认信号)，也不需要浪费不必要的处理时间(接收确认信号再发一下)。
③传输结束后，也不用再用四次握手握手来结束连接。

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四、TCP和UDP对比及应用场景

TCP适用场景：
①当网络硬件失效或者负担太重时，数据包可能就会产生丢失、重复、延时、乱序的现象。这些都会导致我们的通信不正常的时候。如果让应用程序来担负差错控制的工作，无疑将给程序员带来许多复杂的工作，于是，我们使用独立的通信协议来保证通信的可靠性是非常必要的。
②TCP一般用于文件传输(FTP HTTP对数据准确性要求高，速度可以相对慢)，发送或接收邮件(POP IMAP SMTP对数据准确性要求高，非紧急应用)， 远程登录(TELNET SSH对数据准确性有一定要求，有连接的概念)等。

UDP适用场景：
①在高效可靠的网络环境中(不需要考虑网络不好导致的丢包、乱序、延时、重复等问题)，因为UDP是无连接的服务，不用消耗不必要的网络资源(TCP中 的协议间通信)和处理时间(预期确认需要的时间)，从而效率要高的多。
②在轻权通信中，当需要传输的数据量很小(可以装在一个IP数据包内)时。如果我们使用TCP协议，那么，先建立连接，一共需要发送3个IP数据包，然后数据传输，1个IP数据包，产生一个确认信号的IP包，然后关闭连接，需要传输5个IP数据包。使用TCP协议IP包的利用率为1/10。而使用UDP，只需要发送一一个IP数据包。哪怕丢包(服务不成功)，也可重新申请服务(重传)。UDP很适合这种客户机向服务器传送简单服务请求的环境。此类应用层协议包括TFTP，SNMP，DNS，DHCP等。
③在对实时性要求很强的通信中:在诸如实时视频直播等对实时性要求很高的环境中，从而允许一定量的丢包的情况下(直播比赛，前面丢失的包，重传出来已经意义不大了)，UDP更适合。(可以根据具 体需要通过应用层协议提供可靠性，不用像TCP那么严格。)