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TCP与UDP

上一节分析了IP的首部，并且详细介绍了IP首部的每个字段的作用，从这一节开始，将进入传输层的学习。传输层内容较多，将会分成几节去进行介绍。本节将从介绍TCP和UDP的首部字段及区别开始。

UDP

首先从比较简单的UDP开始，UDP是无连接的，这减少了创建和释放连接额外的开销，但是UDP只能保证最大能力交付，并不能保证可靠传输。因此UDP的首部并不复杂。

UDP首部只有8个字节，端口号16位可以得出端口范围为0到65535。

需要注意的是在计算UDP校验和时还需要加上伪首部，伪首部包括源IP地址，目的IP地址，填充0，protocal和UDP长度，这和TCP是一样的。

TCP

TCP比UDP更复杂，它通信前需要建立连接，并且实现可靠传输。

序号和确认序号都是32位占4个字节，序号表示这一次传给对方的TCP数据部分的第一个字节编号，确认序号则是期望对方下一次传过来的TCP数据部分的第一个字节编号。

数据偏移占4位，乘以4就是TCP首部长度，首部长度为20到60个字节。

保留占6位以及6种标志，每个标志占一位。URG是紧急标志Urgent，当它为1时，紧急指针才会生效，表明当前报文段有紧急数据，应优先传送。ACK是确认标志，当它为1时确认序号字段生效。PSH标志生效时强制要求接收系统清空缓冲区内容，将报文段交给应用层。RST标志是Reset表示连接出现严重差错，需要释放连接后再重新建立连接。SYN表明这是一个建立连接的请求。FIN表明数据已经发送完毕，要求释放连接。

窗口占16位2个字节，这个字段是为了实现流量控制功能，告诉对方下一次允许发送的数据大小。

校验和16位2个字节，和UDP一样，计算内容为伪首部+首部+数据。

紧急指针16位2个字节，表示从数据首位到该指针所指的部分为紧急数据，在URG为1时生效。

TCP与UDP区别

观察首部，你会发现UDP有一个UDP长度，这个长度是首部+数据的长度，但是TCP只有一个表示首部大小的数据偏移而没有TCP报文段数据长度。其实这个长度是可以根据网络层算出来的

传输层数据=网络层总长度-网络层首部长度-传输层首部长度

因此可以说UDP首部这16位数据是冗余的，纯粹是为了32位对齐。

TCP和UDP的区别还可以从以下几个方面进行分析

连接：TCP传输需要创建连接，UDP则不用即刻开始传输

首部开销：TCP首部至少需要20个字节，而UDP开销较小只需8个字节

可靠性：TCP保证传输数据的不丢失，不重复，无差错，有序而UDP并不保证数据可靠性

拥堵控制：TCP有拥堵控制，保证数据安全，而UDP即使网络拥挤也会正常发送

分片：由于如果在IP分片，发生分片丢失的话需要重传整个数据包，因此如果发送数据大于MSS大小，TCP会提前分好片，对方系统接收到后会在传输层组装分片，分片丢失仅重传分片即可。而UDP需要在IP网络层进行分片。

应用场景：TCP用于可靠性交付，如邮件，浏览器，文件传输等，UDP则适合音视频通话、直播。

总结

本节介绍了UDP和TCP的首部，以及这两种协议的区别。下一节开始将介绍TCP的几种特性和TCP著名的三次握手，四次挥手等。

感谢观看！