A. 圖文並茂,講解TCP和UDP協議的原理以及區別
最近重新認知了一下TCP和UDP的原理以及區別,做一個簡單的總結。
首先,tcp和udp都是工作在傳輸層,用於程序之間傳輸數據的。數據一般包含:文件類型,視頻類型,jpg圖片等。
TCP是基於連接的,而UDP是基於非連接的。
tcp傳輸數據穩定可靠 ,適用於對網路通訊質量要求較高的場景,需要准確無誤的傳輸給對方,比如,傳輸文件,發送郵件,瀏覽網頁等等
udp的優點是速度快 ,但是可能產生丟包,所以適用於對實時性要求較高但是對少量丟包並沒有太大要求的場景。比如:域名查詢,語音通話,視頻直播等。udp還有一個非常重要的應用場景就是隧道網路,比如:VXLAN
以人與人之間的通信為例:UDP協議就相當於是寫信給對方,寄出去信件之後不能知道對方是否收到信件,信件內容是否完整,也不能得到及時反饋,而TCP協議就像是打電話通信,在這一系列流程都能得到及時反饋,並能確保對方及時接收到。如下圖:
tcp是如何保證以上過程的?
分為三個步驟: 三次握手,傳輸確認,四次揮手 。三次握手是建立連接的過程。
當客戶端向服務端發起連接時,會先發一包連接請求數據,過去詢問一下,能否與你建立連接?這包數據稱之為SYN包,如果對端滾搜族同意連接,則回復一包SYN+ACK包,客戶端收到之後,發送一包ACK包,連接建立,因為這個過程中互相發送了三包數據,所以稱之為三次握手。
這是為了防止,因為已失效的請求報文,突然又傳到伺服器,引起錯誤, 這是什麼意思?
假設採用兩次握手建立連接,客戶端向服務端發送一個syn包請求建立連接,因為某些未知的原因,並沒有到達伺服器,在中間某個網路節點產生了滯留,為了建立連接,客戶端會重發syn包,這次的數據包正常送達,服務端發送syn+ack之後就建立起了連接。
但是第一包數據阻塞的網路突然恢復,第一包syn包又送達到服務端,這時服務端會認為客戶端又發起了一個新的連接,從而在兩次握手之後進入等待數據狀態,服務端認為是兩個連接,而客戶端認為是一個連接,造成了狀態不一致,如果在三次握手的情況下,服務端收不到最後的ack包,自然不會認為連接建立成功。
所以三次握手本質上來說就是為了解決網路信道不可靠的問題,為了在不可靠的信道上建立起可靠的連接,經過三次握手之後,客戶端和服務端都進入了數據傳輸狀態。
一包數據可能會被拆成多包發送,如何處理丟包問題,這些數據包到達的先後順序不同,如何處理亂序問題?
針對這些問題,tcp協議為每一個連接建立了發送緩沖區,從建立鏈接後的第一個位元組的序列號為0,後面每個位元組的序列號漏鏈就會增加1,發送數據時,從數據緩沖區取一部分數據組成發送報文,在tcp協議頭中會附帶序列號和長度,接收端在收到數據後需要回復確認報文,確認報文中的ack等於接受序列號加長度,也就是下包數據發送的起始序列號,這樣一問一答的發送方式,能夠使發送端確認發送的數據已經被對方收到,發送端也可以發送一次的連續的多包數據,接受端只需要回復一次ack就可以了。如圖:
六、四次揮手:
處於連接狀態的客戶端和服務端,都可以發起關閉連接請求,此時需要四次揮手來進行連接關閉。假設客戶端主動發起連接關閉請求,他給服務端發起一包FIN包,標識要關閉連接,自己進入終止等待1裝填,服務端收到FIN包,發送一包ACK包,標識自己進入了關閉等待狀態,客戶端進入終止等待2狀態,這是 第二次揮手 ,服務端此時還可以發送未發送的數據,而客戶端還可以接受數據,待服務端發送完數據之後,發送一包FIN包,最後進入確認狀態,這是 第3次揮手 ,客戶端收到之後恢復ACK包,進入超時等待狀態,經過超時時間後關閉連大弊接,而服務端收到ACK包後,立即關閉連接,這是 第四次揮手 。
為什麼客戶端要等待超時時間?這是為了保證對方已經收到ACK包,因為假設客戶端發送完最後一包ACK包後釋放了連接,一旦ACK包在網路中丟失,服務端將一直停留在 最後確認狀態,如果等待一段時間,這時服務端會因為沒有收到ack包重發FIN包,客戶端會響應 這個FIN包進行重發ack包,並刷新超時時間,這個機制跟第三次握手一樣。也是為了保證在不可靠的網路鏈路中進行可靠的連接斷開確認。
udp:首先udp協議是非連接的,發送數據就是把簡單的數據包封裝一下,然後從網卡發出去就可以了,數據包之間並沒有狀態上的聯系,正因為udp這種簡單的處理方式,導致他的性能損耗非常少,對於cpu,內存資源的佔用也遠小於tcp,但是對於網路傳輸過程中產生的丟包,udp並不能保證,所以udp在傳輸穩定性上要弱於tcp。
所以, tcp和udp的主要區別: tcp傳輸數據穩定可靠,適用於對網路通訊質量要求較高的場景,需要准確無誤的傳輸給對方。比如,傳輸文件,發送郵件,瀏覽網頁等等,udp的優點是速度快,但是可能產生丟包,所以適用於對實時性要求較高但是對少量丟包並沒有太大要求的場景。比如:域名查詢,語音通話,視頻直播等。
udp還有一個非常重要的應用場景就是隧道網路,比如:VXLAN.
B. UDP在什麼情況下使用比TCP更好
簡單的說:
UDP在需要進行快速連接而對穩定性、可靠性沒有什麼要求(或者穩定性、可靠性有保證)的情況下比TCP好。
因為TCP是面向連接的可靠連接,為了保證傳輸和連接的可靠,需要通過三次握手建立連接,所以建立連接的時間較UDP長。
而UDP是非面向連接的不可靠連接,它是不管是否旁租吵建立了可靠連接都可以進行數據傳輸的,這樣省去了建立連接的時間。一般用於短距離傳輸,或者是穩定性得到保證的網路,或者運侍是對於連接速度的要求高於對穩定性要求的地方,比如QQ。型穗
C. TCP和UDP哪個安全性更高 速度快
你好!
安全性肯埋啟搭定是TCP/IP協議高,因為其擁有三次握手雙旁肆向機制,這一機制保證校驗了數據,保證了他的可靠性。UDP就沒有了,udp信息發出後彎拿,不驗證是否到達對方,所以不可靠。但是就速度來說,還是UDP協議更高,畢竟其無需重復返回驗證,只是一次性的。
如有疑問,請追問。
D. tcp和udp的區別
tcp和udp的區別如下:
1、TCP面向連接(如打電話要先撥號建立連接),UDP是無連接的,即發送數據之前不需要建立連接。
2、TCP提供可靠的服務。也就是說,通過TCP連接傳送的數據,無差錯,不丟失,不重復,且按序到達。UDP盡最大努力交付,即雀粗不保證可靠交付。Tcp通過校驗和,重傳旁橋控制,序號標識,滑動窗口、確認應答實現可靠傳輸。如丟包時的重發控制,還可以對次序亂掉的分包進行順序控制。
3、UDP具有較好的實時性,工作效率比TCP高,適用於對高速傳輸和實時性有較高的通信或廣播通信。
4、每一條TCP連接只能是點到點的,UDP支持一對一,一對多,多對一和多對多的交互通信。
5、TCP對系統資源要求較多,UDP對系統資源要求較少運歲猛。