【校招面试 之 网络】第1题 TCP和UDP

TCP UDP
1、TCP与UDP基本区别
  （1）基于连接与无连接
  （2）TCP要求系统资源较多，UDP较少； 
  （3）UDP程序结构较简单（头只有8个字节：源端口号、目标端口号、长度、差错） 
  （4）TCP保证数据正确性，UDP可能丢包 
  （5）TCP保证数据顺序，UDP不保证 
　　
2、UDP应用场景：
  （1）面向数据报方式
  （2）网络数据大多为短消息 
  （3）拥有大量Client
  （4）对数据安全性无特殊要求
  （5）网络负担非常重，但对响应速度要求高
 
3、具体编程时的区别（见本系列的编程部分）
   　 1.socket()的参数不同 
　　 2.UDP Server不需要调用listen和accept 
　　 3.UDP收发数据用sendto/recvfrom函数 
　　 4.TCP：地址信息在connect/accept时确定 
　　 5.UDP：在sendto/recvfrom函数中每次均 需指定地址信息 
　　 6.UDP：shutdown函数无效
 
编程区别
   通常我们在说到网络编程时默认是指TCP编程，即用前面提到的socket函数创建一个socket用于TCP通讯，函数参数我们通常填为SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)，这表示建立一个socket用于流式网络通讯。 
　  SOCK_STREAM这种的特点是面向连接的，即每次收发数据之前必须通过connect建立连接，也是双向的，即任何一方都可以收发数据，协议本身提供了一些保障机制保证它是可靠的、有序的，即每个包按照发送的顺序到达接收方。

　　而SOCK_DGRAM这种是User Datagram Protocol协议的网络通讯，它是无连接的，不可靠的，因为通讯双方发送数据后不知道对方是否已经收到数据，是否正常收到数据。任何一方建立一个socket以后就可以用sendto发送数据，也可以用recvfrom接收数据。根本不关心对方是否存在，是否发送了数据。它的特点是通讯速度比较快。大家都知道TCP是要经过三次握手的，而UDP没有。

基于上述不同，UDP和TCP编程步骤也有些不同，如下：

TCP: 
TCP编程的服务器端一般步骤是： 
　　1、创建一个socket，用函数socket()； 
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt(); * 可选 
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind(); 
　　4、开启监听，用函数listen()； 
　　5、接收客户端上来的连接，用函数accept()； 
　　6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write(); 
　　7、关闭网络连接； 
　　8、关闭监听；

TCP编程的客户端一般步骤是： 
　　1、创建一个socket，用函数socket()； 
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选 
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选 
　　4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性； 
　　5、连接服务器，用函数connect()； 
　　6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write(); 
　　7、关闭网络连接；

UDP:
与之对应的UDP编程步骤要简单许多，分别如下： 
　　UDP编程的服务器端一般步骤是： 
　　1、创建一个socket，用函数socket()； 
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选 
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind(); 
　　4、循环接收数据，用函数recvfrom(); 
　　5、关闭网络连接；

UDP编程的客户端一般步骤是： 
　　1、创建一个socket，用函数socket()； 
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选 
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选 
　　4、设置对方的IP地址和端口等属性; 
　　5、发送数据，用函数sendto(); 
　　6、关闭网络连接；

TCP和UDP是OSI模型中的运输层中的协议。TCP提供可靠的通信传输，而UDP则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输。

4、关于TCP和UDP的补充与总结：

UDP补充：
   UDP字节;UDP的首部开销小，只有个字节；
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

5、关于TCP首部（最小20字节）：

• 16位源端口号和16位目的端口号。
• 32位序号：一次TCP通信过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的编号，通过这个来确认发送的数据有序，比如现在序列号为1000，发送了1000，下一个序列号就是2000。
• 32位确认号：用来响应TCP报文段，给收到的TCP报文段的序号加1，三握时还要携带自己的序号。
• 4位头部长度：标识该TCP头部有多少个4字节，共表示最长15*4=60字节。同IP头部。
• 6位保留。6位标志：
  • URG（紧急指针是否有效）：当URG=1时，表示发送端的要发送的数据为高优数据，即发送端会由应用程序高优放到发送缓冲区的最前端。（发送插队）（如下图所示）
  • ACK（表示确认号是否有效）
  • PSH（提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区读走数据）：当PSH=1时，表示被标记数据在接收端要高优从接收缓冲区发送到接收端的应用程序。（接收插队）（如下图所示）
  • RST（表示要求对方重新建立连接）
  • SYN（表示请求建立一个连接）
  • FIN（表示通知对方本端要关闭连接）
• 16位窗口大小：TCP流量控制的一个手段，用来告诉对端TCP缓冲区还能容纳多少字节。
• 16位校验和：由发送端填充，接收端对报文段执行CRC算法以检验TCP报文段在传输中是否损坏。
• 16位紧急指针：一个正的偏移量，它和序号段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。