（八股文学习） TCP为什么是三次握手，为什么是四次挥手？还有和UDP传输的区别？

雨豪
125 阅读4分钟

TCP和UDP 的不同点

  • TCP 是基于连接， 而UDP基于 非连接。
  • TCP 传输数据稳定，适用于对网络通讯质量要求较高的场景。
  • UDP 的优点是速度快，但是可能丢包，适用于对实时性要求较高的场景，对少量丢包没有要求的场景。比如域名查询，语音通话，视频直播等。
  • UDP 适用于隧道网络。（比如VPN，VXLAN）

TCP 就好比 打电话 UDP 就好比写信

  1. UDP 无法确认对方是否能接收到。 TCP可以。
  2. UDP 无法确认传输的顺序是否正确。 TCP可以。
  3. UDP 无法确认传输的内容是否完整。 TCP可以。

TCP 三次握手

这是一个建立连接的过程

客户端发送给服务端一个SYN包，请求连接。
服务端接收后返回一个SYN+ACK包确认。
客户端接收后返回一个ACK包，这时候连接就建立完成了。

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为什么是三次握手而不是两次握手？为什么服务端接收后返回一个SYN+ACK包就建立连接？

  • 这是为了防止已经失效的请求报文，突然又传输到服务器。
  • 如果只才用两次握手就建立连接，如果第一次发送的 SYN1 包因为某些原因，产生了滞留，没有发送过去。
  • 这时客户端又发送 SYN2 包重新建立连接， 这次得数据包成功到达。服务端回复 SYN+ACK 之后建立连接。
  • SYN1 包，突然恢复发送过来， 这时候服务端会误认为客户端又发送起一个连接，从而在两次握手之后进入等待状态。
  • 这个时候 服务端认为是两个连接， 客户端认为是一个连接， 造成状态不统一。
  • 如果是在三次握手的情况下，服务端收不到最后的 ACK 包 就不会建立连接。

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所以三次握手的本质，就是为了在不可靠的信道上，建立起可靠的连接。

如何处理丢包问题？如何处理乱序问题

  • tcp 协议为每一个连接都建立了一个 发送缓冲区。
  • 从建立连接后的第一个字节的序号为0，后面每个字节都会加1。
  • 发送数据时， 从发送缓冲区 取出一部分数据组成发送报文， 在TCP协议头中会附带序列号和长度。
  • 服务端端在接收之后需要回复确认报文。 确认报文 ACK = 序列号 + 长度 = 下一个包需要发送的起始序列号。
  • 这样一问一答的发送方式，能够确认客户端发送的数据是否被接收。
  • 客户端也可以一次性发送 连续的多包数据， 服务端只需要回复 一个 ACK 确认就行。
  • 客户端可以把发送的数据分割成一系列的碎片，发送过去。
  • 服务端根据序列号和长度进行组合，在接收完之后重构成完整的数据。
  • 假设出现丢包问题， 服务端可以要求客户端重新发送， 服务端发送丢失的包的序列号 （假如：ACK = 100 + 100），ACK = 序列号 + 长度。 以确保不会丢包。

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为什么是四次挥手？

  • 客户端主动发送 FIN 包 关闭请求，自己进入终止等待状态。 （第一次挥手）
  • 服务端收到 FIN 包， 回复一个 ACK 包，表示自己进入关闭等待状态。（第二次挥手）
  • 这时候还能继续接收和发送数据。
  • 等待数据发送完毕， 服务端发送一个 FIN 包，进入最后确认状态。（这是第三次挥手）
  • 客户端收到之后回复 ACK 包，进入超时等待状态。经过超时等待时间之后关闭连接。（这是第四次挥手）

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为什么客户端需要等待超时连接时间？

  • 这是为了保证对方已收到 ACK 包。
  • 假设客户端发送完 ACK 包，就释放了连接。如果 ACK 包在网络中丢失，服务端将一直无法关闭。
  • 如果客户端发送完 ACK 包，等待一段时间，服务端没有收到 ACK 包， 就会重新发送一个 FIN 包， 客户端响应这个 FIN 包， 并 刷新超时时间。

四次挥手也是保证在不可靠的信道上，建立起可靠的连接。

UDP 协议

  • UDP 协议是基于非连接的。
  • 就是封装一下数据，直接发送出去。
  • 数据包之间没有状态上的联系。
  • 性能损耗非常小，cpu 内存占用的资源也非常少。
  • 不能保证丢包问题。稳定性弱。

文章总结于： www.bilibili.com/video/BV1kV…

看文章还看不懂的小伙伴可以再看一下视频。

又是学到了的一天！

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