Linux下套接字详解（一）----TCP/UDP的区别与联系

TCP/IP简介

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TCP/IP协议叫做传输控制/网际协议，又叫网络通信协议

TCP/IP虽然叫传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），但是实际上是一组协议，包含ICMP， RIP， TELENET， FTP， SMTP， ARP， TFTP等。

从协议分层模型方面来讲，TCP/IP协议集包括应用层,传输层，网络层，网络访问层。
其中应用层包括:

协议 名称 描述 HTTP 超文本传输协议 万维网的基本协议 TFTP 文件传输 简单文件传输协议) Telnet 远程登录 提供远程访问其它主机功能,它允许用户登录internet主机,并在这台主机上执行命令 SNMP 简单网络管理协议 该协议提供了监控网络设备的方法,以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等) DNS 域名系统 该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址

其次网络层包括

协议 名称 IP Internet协议IP ICMP Internet控制信息协议 ARP 地址解析协议 RARP 反向地址解析协议(

最后说网络访问层
网络访问层又称作主机到网络层(host-to-network)
网络访问层的功能包括IP地址与物理地址硬件的映射,以及将IP封装成帧.基于不同硬件类型的网络接口,网络访问层定义了和物理介质的连接.

参考 http://baike.baidu.com/view/7649.htm

下面我们接着讲TCP和UDP，但是我们需要注意TCP/IP != TCP，我们需要弄清楚TCP协议和UCP协议与TCP/IP协议的联系。

TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的。TCP、UDP都只是其中的一个。之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP,IP协议是两个很重要的协议，就用他两命名。。。。

TCP—传输控制协议Transmission Control Protocol

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TCP简介

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提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端,

有效流控，全双工操作(数据在两个方向上能同时传递)，多路复用服务，是面向连接，端到端的传输;

也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，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。

三次握手

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TCP三次握手的具体内容过程，我们下面详细展开

第一次对话，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？”；

在这个过程中主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ,向主机B请求建立连接,通过这个数据段,

主机A告诉主机B两件事
①我想要和你通信
②你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我.

接着第二次对话，主机B同意连接，并向主机A发送响应和要求同步（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？”；
第二i次握手时，主机B收到主机A的请求后,用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,

也告诉主机A两件事:
①我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你
②要用哪种序列号作为起始数据段来回应我

最后第三次对话，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！”。
此时，主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B 的数据段，”我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了

这样3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据了.
3次握手的特点
①没有应用层的数据
②SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1
③握手完成后SYN标志位被置0

四次挥手

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TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次

第一次通信，当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求。。
紧接着响应，主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1
**然后**B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1
最后，机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束.

由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础。。。。

参考
TCP协议中的三次握手和四次挥手(图解)
tcp为什么要三次握手，而不能二次握手？

数据报格式

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控制位信息
ACK是TCP报头的控制位之一,对数据进行确认.确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段，都收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保证数据的完整性.
SYN，同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1
FIN，发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置1。。。。

包头结构

源端口 16位目标端口 16位序列号 32位回应序号 32位TCP头长度 4位reserved 6位控制代码 6位窗口大小 16位偏移量 16位校验和 16位选项  32位(可选)

这样我们得出了TCP包头的最小长度，为20字节。。。。

支持协议
TCP支持的应用协议：Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)。TCP用于传输数据量大，可靠性要求高的应用。

UDP—用户数据报协议User Data Protocol

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UDP简介

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是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。。。。

UDP特点

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（1） UDP是一个非连接的协议，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。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。
（6）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。
我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。
UDP的包头结构

源端口 16位目的端口 16位长度 16位校验和 16位

UDP支持的协议
NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

TCP vs UDP

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TCP和UDP都是在传输层上的。简单来说，UDP发送数据的时候是不管数据有没有真正达到目的地的，所以传输起来速度就比较快了。但是同时也容易造成数据丢失。而TCP我们知道有三次握手建立，四次握手释放，所以传输更准确，但是速度可能会相对慢一些。

为确保正确地接收数据，TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认（即ACK）。如果在某个时限内未收到相应的ACK，将重新传送数据包。如果网络拥塞，这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是，接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包，并在必要时丢弃它。。。。

TCP与UDP的区别：

1.基于连接与无连接；2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；3.UDP程序结构较简单；4.流模式与数据报模式 ；5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

TCP支持的应用协议：Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)。
UDP支持的应用协议：NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。