TCP和UDP的基础知识

前言

运输层两个协议TCP和UDP，真正做到主机进程到主机进程的传输，它的上层应用层定义的是和端到端无关的规定，它的下层网络层定义的是数据在网络间的转发。

学习首部格式的意义：

运输层就两个协议：TCP和UDP。UDP功能较少，用的也较少（幸运的是要学的也少）。TCP用的多，主要原因是他功能强大，如建立连接、保证可靠、实现流量控制和拥塞控制，所以要学的也多。TCP和UDP的这些功能能够实现是基于他们的首部数据，所以我们这节将先学习首部格式。

 

TCP和UDP的定义和区别

传输控制协议TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。仅支持单播传输。提供拥塞控制、流量控制等功能。首部最小20字节，最大60字节。大多数场景下使用

用户数据报协议UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议，提供的是非面向连接的、不可靠，尽最大努力交付的数据传输。支持一对一、一对多和多对多的交互通信。没有拥塞控制，适合实时性强的应用 。首部开销小，仅8字节。适合实时视频回忆、DNS、TCP等协议的控制查询报文。

区别：

	TCP	UDP
是否连接	面向连接的	无连接的
是否可靠	可靠的	不可靠，尽最大努力交付
连接对象个数	点对点的全双工通信	支持一对一、一对多和多对多的交互通信
传输方式	基于字节流的	面向报文的，即对应用层的报文不拆分也不合并
拥塞控制和流量控制	有	没有拥塞控制，适合实时性强的应用
首部开销	首部最小20字节，最大60字节	首部开销小，仅8字节
适用场景	除UDP的场景	功能少、要求低。适合实时视频回忆、DNS、TCP等协议的控制查询报文

 

UDP的用户数据报首部格式

UDP长度：最小为8，即只有首部

UDP检验和：计算时会临时增加一个伪首部（包括源IP、目标IP、UDP长度等）计算后删除

伪首部， 又称为伪包头（Pseudo Header）：是指在 TCP 的分段或 UDP 的数据报格式中，在数据报首部前面增加源 IP 地址、目的 IP 地址、IP 分组的协议字段、TCP 或 UDP 数据报的总长度等共12字节，所构成的扩展首部结构。此伪首部是一个临时的结构，它既不向上也不向下传递，仅仅只是为了保证可以校验套接字的正确性。

计算方法 发送方 1.检验和置0 2.把伪首部、首部和数据部分拆分为16位的字串 3.按二进制反码计算出这些16位字的和 4.将和求反填入校验和字段 接收方 1.按发送方2、3步计算出结果 2.无差错时结果为1，否则出错

 

TCP的报文段首部格式

序号：TCP对字节流的每个字节都按顺序编号，序号指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号

确认号ack：期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号，同时表明前面的所有数据都已经收到了

数据偏移：数据起始处距离报文段的起始处多远，实际指出的是TCP报文段的首部长度

保留：占6位，目前为0，没被使用

控制位：

• 紧急URG：URG=1代表开启紧急指针

• 确认ACK：ACK=1代表首部带确认好ack

• 推送PSH(PuSH)：URG=1立即把报文段发送出去，不再等到缓存都填满后再向上交付

• 复位RST(ReSeT)：RST=1释放连接，重新建立运输连接

• 同步SYN：SYN=1说明在建立连接同步序号

• 终止FIN：数据已发送完毕，释放连接

窗口（重点）：发送本报文段的一方的接收窗口大小，让接收本报文段的接收方设置其发送窗口大小值。用于流量控制

检验和：和UDP一样，伪首部第四个字段为6

紧急指针：指出紧急数据的大小，即紧急数据的末尾（从0到末尾）

选项：最大报文段长度MSS、时间戳等等