TCP/UDP协议（二）

面试问题：Tcp/Udp协议是什么，各有什么异同点，各自的使用场景？

Tcp协议（传输控制协议）

• tcp是面向连接的协议，在收发数据之前，必须与对方建立可靠的连接；

• 三次握手：简单形象通俗描述：

  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；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；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。
  

• 四次握手：断开Tcp连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。通俗描述为：

  客户端A和服务器B四次握手:
  客户端A: “B,我已经没有话说了,我不会再给你发消息了”; (等待B确认)(一次握手)
  服务端B: “A,好的,我知道你不会给我发消息了”;(此时,A->B的这条通路会变为半关闭状态,A -> B这个方向的连接释放了,但是,B->A这个方向的还没释放,B发消息给A,A仍能接收到)(二次握手);
  服务端B: “A,我也没话要跟你说了”;(等待A确认)(三次握手);
  客户端A： “好，我知道了，挂了吧”；(收到确认后，B断开连接，A断开连接)。
  

• 特点：
  （1）是面向连接的运输层协议（使用Tcp协议前必须建立Tcp连接，传送数据完毕后，必须释放已建立的Tcp连接）;
  （2）点对点：每条Tcp连接只能有两个端点（连接的端点叫套接字（socket）或插口）；
  （3）Tcp提供可靠交互服务，通过Tcp连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，并且有序到达。
  （4）提供全双工通信：
  （5）面向字节流。

• 适用场景：适用于对效率要求相对低，但对准确性要求相对高的场景下；

  一般用于文件传输（对数据准确性要求高，速度可以相对慢），发送或接收邮件（对数据准确性要求高，非紧急应用），远程登录等等。
  TCP可以用于网络数据库，分布式高精度计算系统的数据传输

• Tcp的可靠传输协议

（1）停止等待协议：

超时重传：A给B发送消息后，必须收到B返回的确认消息才算发送成功，A只要在发送后的一段时间内没有收到B的确认消息，那就认为刚才发的消息丢失，就会重新发送刚才的消息，这就叫超时重传。
一种情况是，B在收到重传的消息后，又收到了之前丢失的消息，此时B也应该向A发送确认信息，但A会将这个信息丢弃，B也会将迟到的那个信息丢弃。

（2）连续ARQ协议

滑动窗口协议：接收方采用累计确认的方式，接收方不必对收到的分组逐个发送确认，而是在收到几个分组后，对按序到达的最后一个分组发送确认。

• Tcp的拥塞控制
  （1）拥塞：对网络资源的需求超过了网络能提供的资源（需求资源 > 可用资源）就称为拥塞；
  （2）拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不至于过载。
  （3）几种拥塞控制方法：

• 慢开始算法 和 拥赛避免算法：发送数据时，由小到大逐渐增大发送窗口，这样的方法可以使分组注入到网络的速率更合理。
• 快重传算法 和 快恢复算法：收到3个重复的确认，执行快重传算法，转入拥塞避免，将发送窗口数量变为慢开始数量的一半。

Udp协议

• 特点：
  （1）UDP是无连接的：发送数据之前不需要建立连接，发送结束后也没有连接释放，因此减少了开销和发送数据前的时研；
  （2）UDP使用尽最大努力交付：即不保证可靠交互；
  （3）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。
  （4）UDP没有拥塞控制：网络出现拥塞并不会使源主机的发送速率降低；

很多实时应用如ip电话，实时视频会议等要求主机以恒定速率发送数据，并且允许在拥塞时有一些数据丢失，但不允许有太大的时延，就可以用UDP，比如打视频电话，有一两帧卡顿影响并不大。

（5）UDP支持一对一，一对多，多对一，多对多的交互通信；
（6）UDP首部开销小；

• 适用场景：UDP协议适用于对效率要求相对高，对准确性要求相对低的场景。

UDP一般用于即时通信:

• QQ聊天 对数据准确性和丢包要求比较低，但速度必须快;
• 在线视频（RTSP 速度一定要快，保证视频连续，但是偶尔花了一个图像帧，人们还是能接受的）;
• 网络语音电话（VoIP 语音数据包一般比较小，需要高速发送，偶尔断音或串音也没有问题）;
• UDP可以用于服务系统内部之间的数据传输，因为数据可能比较多，内部系统局域网内的丢包错包率又很低，即便丢包，顶多是操作无效，这种情况下，UDP经常被使用。