TCP/UDP協(xié)議

Tecode 發(fā)布于2022-06-28 18:59 / 2108人閱讀

摘要：沒(méi)有擁塞控制網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞并不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低很多實(shí)時(shí)應(yīng)用如電話(huà)，實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等要求主機(jī)以恒定速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在擁塞時(shí)有一些數(shù)據(jù)丟失，但不允許有太大的時(shí)延，就可以用，比如打視頻電話(huà)，有一兩幀卡頓影響并不大。

Tcp協(xié)議（傳輸控制協(xié)議）

tcp是面向連接的協(xié)議，在收發(fā)數(shù)據(jù)之前，必須與對(duì)方建立可靠的連接；
三次握手：簡(jiǎn)單形象通俗描述：
主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)出連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包：“我想給你發(fā)數(shù)據(jù)，可以嗎？”，這是第一次對(duì)話(huà)；
主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送同意連接和要求同步（同步就是兩臺(tái)主機(jī)一個(gè)在發(fā)送，一個(gè)在接收，協(xié)調(diào)工作）的數(shù)據(jù)包：“可以，你什么時(shí)候發(fā)？”，這是第二次對(duì)話(huà)；
主機(jī)A再發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包確認(rèn)主機(jī)B的要求同步：“我現(xiàn)在就發(fā)，你接著吧！”，這是第三次對(duì)話(huà)。

三次“對(duì)話(huà)”的目的是使數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收同步，經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話(huà)”之后，主機(jī)A才向主機(jī)B正式發(fā)送數(shù)據(jù)。

四次握手：斷開(kāi)Tcp連接時(shí)，需要客戶(hù)端和服務(wù)端總共發(fā)送4個(gè)包以確認(rèn)連接的斷開(kāi)。通俗描述為：
客戶(hù)端A和服務(wù)器B四次握手:
客戶(hù)端A: “B我已經(jīng)沒(méi)有話(huà)說(shuō)了我不會(huì)再給你發(fā)消息了”; (等待B確認(rèn))(一次握手)
服務(wù)端B: “A好的我知道你不會(huì)給我發(fā)消息了”;(此時(shí)A->B的這條通路會(huì)變?yōu)榘腙P(guān)閉狀態(tài)A -> B這個(gè)方向的連接釋放了但是B->A這個(gè)方向的還沒(méi)釋放B發(fā)消息給AA仍能接收到)(二次握手);
服務(wù)端B: “A我也沒(méi)話(huà)要跟你說(shuō)了”;(等待A確認(rèn))(三次握手);
客戶(hù)端A： “好，我知道了，掛了吧”；(收到確認(rèn)后，B斷開(kāi)連接，A斷開(kāi)連接)。

特點(diǎn)：
（1）是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議（使用Tcp協(xié)議前必須建立Tcp連接，傳送數(shù)據(jù)完畢后，必須釋放已建立的Tcp連接）;
（2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)：每條Tcp連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)（連接的端點(diǎn)叫套接字（socket）或插口）；
（3）Tcp提供可靠交互服務(wù)，通過(guò)Tcp連接傳送的數(shù)據(jù)，無(wú)差錯(cuò)，不丟失，不重復(fù)，并且有序到達(dá)。
（4）提供全雙工通信：
（5）面向字節(jié)流。

適用場(chǎng)景：適用于對(duì)效率要求相對(duì)低，但對(duì)準(zhǔn)確性要求相對(duì)高的場(chǎng)景下；
一般用于文件傳輸（對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求高，速度可以相對(duì)慢），發(fā)送或接收郵件（對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求高，非緊急應(yīng)用），遠(yuǎn)程登錄等等。
TCP可以用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，分布式高精度計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸

Tcp的可靠傳輸協(xié)議
（1）停止等待協(xié)議：

超時(shí)重傳：A給B發(fā)送消息后，必須收到B返回的確認(rèn)消息才算發(fā)送成功，A只要在發(fā)送后的一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到B的確認(rèn)消息，那就認(rèn)為剛才發(fā)的消息丟失，就會(huì)重新發(fā)送剛才的消息，這就叫超時(shí)重傳。
一種情況是，B在收到重傳的消息后，又收到了之前丟失的消息，此時(shí)B也應(yīng)該向A發(fā)送確認(rèn)信息，但A會(huì)將這個(gè)信息丟棄，B也會(huì)將遲到的那個(gè)信息丟棄。

（2）連續(xù)ARQ協(xié)議

滑動(dòng)窗口協(xié)議：接收方采用累計(jì)確認(rèn)的方式，接收方不必對(duì)收到的分組逐個(gè)發(fā)送確認(rèn)，而是在收到幾個(gè)分組后，對(duì)按序到達(dá)的最后一個(gè)分組發(fā)送確認(rèn)。

Tcp的擁塞控制
（1）擁塞：對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)能提供的資源（需求資源 > 可用資源）就稱(chēng)為擁塞；
（2）擁塞控制：防止過(guò)多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不至于過(guò)載。
（3）幾種擁塞控制方法：

慢開(kāi)始算法和擁賽避免算法：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由小到大逐漸增大發(fā)送窗口，這樣的方法可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更合理。
快重傳算法和快恢復(fù)算法：收到3個(gè)重復(fù)的確認(rèn)，執(zhí)行快重傳算法，轉(zhuǎn)入擁塞避免，將發(fā)送窗口數(shù)量變?yōu)槁_(kāi)始數(shù)量的一半。

Udp協(xié)議
特點(diǎn)：
（1）UDP是無(wú)連接的：發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，發(fā)送結(jié)束后也沒(méi)有連接釋放，因此減少了開(kāi)銷(xiāo)和發(fā)送數(shù)據(jù)前的時(shí)研；
（2）UDP使用盡最大努力交付：即不保證可靠交互；
（3）UDP是面向報(bào)文的：發(fā)送方的UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報(bào)文的邊界，因此，應(yīng)用程序需要選擇合適的報(bào)文大小。
（4）UDP沒(méi)有擁塞控制：網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞并不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低；

很多實(shí)時(shí)應(yīng)用如ip電話(huà)，實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等要求主機(jī)以恒定速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在擁塞時(shí)有一些數(shù)據(jù)丟失，但不允許有太大的時(shí)延，就可以用UDP，比如打視頻電話(huà)，有一兩幀卡頓影響并不大。
（5）UDP支持一對(duì)一，一對(duì)多，多對(duì)一，多對(duì)多的交互通信；
（6）UDP首部開(kāi)銷(xiāo)小；

適用場(chǎng)景：UDP協(xié)議適用于對(duì)效率要求相對(duì)高，對(duì)準(zhǔn)確性要求相對(duì)低的場(chǎng)景。

UDP一般用于即時(shí)通信:

聊天軟件對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和丟包要求比較低，但速度必須快;
在線(xiàn)視頻（RTSP 速度一定要快，保證視頻連續(xù)，但是偶爾花了一個(gè)圖像幀，人們還是能接受的）;
網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音電話(huà)（VoIP 語(yǔ)音數(shù)據(jù)包一般比較小，需要高速發(fā)送，偶爾斷音或串音也沒(méi)有問(wèn)題）;
UDP可以用于服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部之間的數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)閿?shù)據(jù)可能比較多，內(nèi)部系統(tǒng)局域網(wǎng)內(nèi)的丟包錯(cuò)包率又很低，即便丟包，頂多是操作無(wú)效，這種情況下，UDP經(jīng)常被使用。

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