TCP 协议与 UDP 协议的区别

TCP/IP 协议簇

TCP/IP 协议是一个协议簇。

里面包括很多协议的，UDP 只是其中的一个， 之所以命名为 TCP/IP 协议，因为 TCP、IP 协议是两个很重要的协议，就用他两命名了。

TCP/IP 协议集包括应用层,传输层，网络层，网络访问层。

其中应用层包括:
1、超文本传输协议（HTTP）:万维网的基本协议；
2、文件传输（TFTP 简单文件传输协议）；
3、远程登录（Telnet），提供远程访问其它主机功能, 它允许用户登录 internet 主机，并在这台主机上执行命令；
4、网络管理（SNMP 简单网络管理协议），该协议提供了监控网络设备的方法， 以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等；
5、域名系统（DNS），该系统用于在 internet 中将域名及其公共广播的网络节点转换成 IP 地址。

其次网络层包括:
1、Internet 协议（IP）；
2、Internet 控制信息协议（ICMP）；
3、地址解析协议（ARP）；
4、反向地址解析协议（RARP）。

最后说网络访问层:
网络访问层又称作主机到网络层（host-to-network），网络访问层的功能包括 IP 地址与物理地址硬件的映射， 以及将 IP 封装成帧.基于不同硬件类型的网络接口，网络访问层定义了和物理介质的连接. TCP/IP 协议本来就是一门学问，每一个分支都是一个很复杂的流程.

TCP 协议和 UDP 协议的区别

TCP

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。 一个 TCP 连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂， 只简单的描述下这三次对话的简单过程：

TCP 三次握手

通俗的话来讲：

1）主机 A 向主机 B 发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；

2）主机 B 向主机 A 发送同意连接和要求同步 （同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包 ：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；

3）主机 A 再发出一个数据包确认主机 B 的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”， 这是第三次对话。

三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步， 经过三次“对话”之后，主机 A 才向主机 B 正式发送数据。

TCP 三次握手过程
第一次握手：主机 A 通过向主机 B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机 B，向主机 B 请求建立连接，通过这个数据段， 主机 A 告诉主机 B 两件事：我想要和你通信；你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

第二次握手：主机 B 收到主机 A 的请求后，用一个带有确认应答（ACK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机 A，也告诉主机 A 两件事：我已经收到你的请求了，你可以传输数据了；你要用那个序列号作为起始数据段来回应我

第三次握手：主机 A 收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到主机 B 的数据段：”我已收到回复，我现在要开始传输实际数据了，这样 3 次握手就完成了，主机 A 和主机 B 就可以传输数据了。

三次握手的特点
没有应用层的数据 ,SYN 这个标志位只有在 TCP 建立连接时才会被置 1 ,握手完成后 SYN 标志位被置 0。

四次挥手

TCP 建立连接要进行 3 次握手，而断开连接要进行 4 次
第一次： 当主机 A 完成数据传输后,将控制位 FIN 置 1，提出停止 TCP 连接的请求 ；

第二次： 主机 B 收到 FIN 后对其作出响应，确认这一方向上的 TCP 连接将关闭,将 ACK 置 1；

第三次： 由 B 端再提出反方向的关闭请求,将 FIN 置 1 ；

第四次： 主机 A 对主机 B 的请求进行确认，将 ACK 置 1，双方向的关闭结束.。

由 TCP 的三次握手和四次断开可以看出，TCP 使用面向连接的通信方式， 大大提高了数据通信的可靠性，使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互， 为数据正式传输打下了可靠的基础。

名词解释

1、ack 是 TCP 报头的控制位之一，对数据进行确认。确认由目的端发出， 用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段都收到了。 比如确认号为 X，则表示前 X-1 个数据段都收到了，只有当 ACK=1 时,确认号才有效，当 ACK=0 时，确认号无效，这时会要求重传数据，保证数据的完整性。

2、SYN 同步序列号，TCP 建立连接时将这个位置 1。

3、FIN 发送端完成发送任务位，当 TCP 完成数据传输需要断开时,，提出断开连接的一方将这位置 1。

TCP 的包头结构

源端口 16 位；

目标端口 16 位；

序列号 32 位；

回应序号 32 位；

TCP 头长度 4 位；

reserved 6 位；

控制代码 6 位；

窗口大小 16 位；

偏移量 16 位；

校验和 16 位；

选项 32 位 (可选)；

这样我们得出了 TCP 包头的最小长度，为 20 字节。

UDP

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

1、UDP 是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接， 当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。 在发送端，UDP 传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、 计算机的能力和传输带宽的限制； 在接收端，UDP 把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

2、 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等， 因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

3、UDP 信息包的标题很短，只有 8 个字节，相对于 TCP 的 20 个字节信息包的额外开销很小。

4、吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、 源端和终端主机性能的限制。

5、UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付， 因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

6、UDP 是面向报文的。发送方的 UDP 对应用程序交下来的报文， 在添加首部后就向下交付给 IP 层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界， 因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间 TCP/IP 通信是否正常， 其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送 UDP 数据包，然后对方主机确认收到数据包， 如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。

ping 命令是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能 ping 到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。ping 命令是使用 IP 和网络控制信息协议 (ICMP)，因而没有涉及到任何传输协议 (UDP/TCP) 和应用程序。它发送 icmp 回送请求消息给目的主机。

ICMP 协议规定：目的主机必须返回 ICMP 回送应答消息给源主机。如果源主机在一定时间内收到应答，则认为主机可达。

UDP 的包头结构：

源端口 16 位

目的端口 16 位

长度 16 位

校验和 16 位

小结 TCP 与 UDP 的区别

1、基于连接（TCP）与无连接（UDP）；

2、对系统资源的要求（TCP 较多，UDP 少）；

3、UDP 程序结构较简单；

4、流模式与数据报模式 ；

5、TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包；

6、TCP 保证数据顺序，UDP 不保证。