【网络通信】TCP和UDP [一]

要搞清楚网络中进程间是如何通信的，首先就得解决“如何标志一个进程”，网络层的“IP地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（IP地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

TCP和UDP

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网间协议），主要目的是提供与底层硬件无关的网络之间的互联，包括各种物理网络技术。不是单纯两个协议，而是一组通信协议的聚合。
UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。

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【TCP】:是一个面向连接的，端对端的全双工通信协议，通信双方需要建立由软件实现的虚连接，为数据报提供可靠的数据传送服务。
TCP数据报格式：24B+数据字节。
TCP数据传输过程：建立TCP连接，传送数据。即传输层将应用层传送的数据存在缓存区中，由TCP将它分成若干段再加上TCP包头构成传送协议数据单元（TPDU）发送给IP层，采用ARQ方式发送到目的主机，目的主机对存入在输入缓存区的TPDU进行检验，确定是要求重发还是接收，结束TCP连接。
【UDP】：是一个面向无连接协议，主要用于不要求确认的情形或通常只传少量数据的应用程序中。
UDP数据报格式：由源端口（2B）目的端口（2B）报文长度（2B）检验（2B）以及数据组成。
UDP数据传送：在发送端发送数据时，由UDP软件组织一个数据报，并把它交给IP软件即完成了所有的工作。在接收端，UDP软件先检查目的端口是否匹配，若匹配则放入队列中，否则丢弃。

TCP采用四层结构(如图)，数据信息的传递在发送方是按照应用层—>传输层—>网际层—>网络接口层的顺序；在接收方则相反，按底层为高层服务的原则。

OSI：开放系统互连参考模型(一个理想的模型)：下四层（1，2，3，4）主要提供数据传输和交换功能，以节点到节点的通信为主。上三层（5，6，7）以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。第4层作为上下两部分的桥梁，是最关键的部分。简言之，下四层完成通信子网功能，上三层完成资源子网功能。

·[应用层] 与OSI参考模型中的高三层任务相同，用于提供网络服务。
·[传输层] 又称主机至主机层，与OSI参考模型的传输层类似，负责主机到主机之间的端到端通信，使用传输控制协议（TCP）和用户数据包协议(UDP)。
·[网际层] 也称互联层，主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。常用的协议是网际协议IP协议。
·[网络接口层] 对应OSI的物理层和数据链路层，负责通过网络发送和接收IP数据报。

图解过程

【Socket】:Socket（套接字）是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,用户可直接通过这些接口去组织数据，以符合指定的协议。

TCP和UDP的区别

1. TCP作为一种面向有连接的协议，只有在确认通信对端存在时才会发送数据，从而可以控制通信流量的浪费。而UDP是无连接的协议，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。
2. 每一条TCP连接只能是端到端的;UDP支持服务机和客户机一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
3. TCP面向字节流模式，UDP面向数据报模式。
4. TCP提供可靠的服务，保证数据的正确性和顺序，UDP尽最大努力交付，但无法保证正确性和顺序，容易丢包。
5. TCP要求系统资源较多，首部开销20字节。UDP的首部开销小，只有8个字节。
6. TCP充分实现了数据传输时各种控制功能，可以进行丢包的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而UDP不提供复杂的控制机制，这些功能都没有，（因为没有拥塞控制，所以网络出现拥塞也不会使源主机的发送速率降低）。如果需要这些细节控制，就需要交给使用UDP的应用程序去处理。
7. 大家都知道TCP是要经过三次握手的，而UDP没有。UDP和TCP编程步骤也有些不同，如下：

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；

与之对应的UDP编程步骤要简单许多如下：
　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；