TCP和UDP

网络

TCP/IP协议是一个协议簇，里面包括很多协议，TCP/IP只是其中很重要的两个协议，因此用其命名。可分为四个层次：网络接口层、网络层、传输层和应用层。网络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议，传输层中有TCP协议与UDP协议，应用层有FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等协议。

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HTTP协议

HTTP全称是HyperText Transfer Protocal，超文本传输协议，从1990年开始就在WWW上广泛应用，是现今在WWW上应用最多的协议，Http是应用层协议，当你上网浏览网页的时候，浏览器和Web服务器之间就会通过HTTP在Internet上进行数据的发送和接收。Http是一个基于请求/响应模式的、无状态的协议。即我们通常所说的Request/Response。

Socket

为了实现以上的通信过程而建立成来的通信管道，其真实的代表是客户端和服务器端的一个通信进程，双方进程通过socket进行通信，而通信的规则采用指定的协议。socket只是一种连接模式，不是协议，tcp、udp，简单的说（虽然不准确）是两个最基本的协议，很多其它协议都是基于这两个协议如，http就是基于tcp的，用socket可以创建tcp连接，也可以创建udp连接，这意味着，用socket可以创建任何协议的连接，因为其它协议都是基于此的。

URL

URL(Uniform Resource Locator) 地址用于描述一个网络上的资源, 基本格式如下

schema://host[:port#]/path/…/[?query-string][#anchor]
scheme                    指定低层使用的协议(例如：http, https, ftp)
host                      HTTP服务器的IP地址或者域名
port#                     HTTP服务器的默认端口是80，这种情况下端口号可以省略。如果使用了别的端口，必须指明，例如http://www.cnblogs.com:8080/
path                      访问资源的路径
query-string                发送给http服务器的数据
anchor                    锚

GET和POST

Http协议定义了很多与服务器交互的方法，最基本的有4种，分别是GET,POST,PUT,DELETE.一个URL地址用于描述一个网络上的资源，而HTTP中的GET,POST,PUT,DELETE就对应着对这个资源的查，改，增，删4个操作。

GET和POST的区别

• GET提交的数据会放在URL之后，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连，如EditPosts.aspx?name=test1&id=123456. POST方法是把提交的数据放在HTTP包的Body中。
• GET提交的数据大小有限制（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST方法提交的数据没有限制.
• GET方式需要使用Request.QueryString来取得变量的值，而POST方式通过Request.Form来获取变量的值，也就是说Get是通过地址栏来传值，而Post是通过提交表单来传值。
• GET方式提交数据，会带来安全问题，比如一个登录页面，通过GET方式提交数据时，用户名和密码将出现在URL上，如果页面可以被缓存或者其他人可以访问这台机器，就可以从历史记录获得该用户的账号和密码.

TCP协议

Transmission Control Protocol，传输控制协议

• TCP标志位
  SYN(synchronous建立联机)
  ACK(acknowledgement 确认)
  PSH(push传送)
  FIN(finish结束)
  RST(reset重置)
  URG(urgent紧急)
  Sequence number(顺序号码)
  Acknowledge number(确认号码)

• TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等。

建立连接（三次握手）

• 主机A发送位码为syn＝1,随机产生seq=1234567的数据包到服务器，主机B由SYN=1知道，A要求建立联机；
• 主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送ack=(主机A的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生seq=7654321的包
• 主机A收到后检查ack是否正确，即第一次发送的seq+1,以及位码ack是否为1，若正确，主机A会再发送ack=(主机B的seq+1),ack=1，主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。

断开连接（四次握手）

• 客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送。
• 服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
• 服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A。
• 客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

原因：Server收到FIN时数据不一定发送完成，未必马上关闭socket，Server发送FIN时表示同意关闭，收到Client确认信息后关闭连接。

窗口和滑动窗口

TCP使用窗口机制进行流量控制，连接建立时，各端分配一块缓冲区用来存储接收的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端，接收方发送的确认信息中包含了自己剩余的缓冲区尺寸，剩余缓冲区空间的数量叫做窗口。

TCP流量控制

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UDP协议

User Data Protocol，用户数据报协议

• 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。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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）。
• 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。
• 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，如果数据包到达的消息及时反馈回来，么网络就是通的。
• UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等。

UDP适用范围

• 网络数据大多为短消息
• 拥有大量Client
• 对数据安全性无特殊要求
• 网络负担非常重，但对响应速度要求高

TCP/UDP应用

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TCP和UDP区别

• 基于连接与无连接
• 可靠与不可靠（TCP保证数据正确性和顺序，UDP可能丢包，不保证顺序）
• 对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）
• UDP程序结构较简单
• 流模式与数据报模式（保留报文边界）
• TCP通过滑动窗口控制流量，UDP无
• TCP有拥塞控制（慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复），UDP无
• TCP无边界，UDP有边界
  

  对于TCP协议，客户端连续发送数据，只要服务端的这个函数的缓冲区足够大，会一次性接收过来，即客户端是分好几次发过来，是有边界的，而服务端却一次性接收，所以证明是无边界的；而对于UDP协议，客户端连续发送数据，即使服务端的这个函数的缓冲区足够大，也只会一次一次的接收，发送多少次接收多少次，即客户端分几次发送过来，服务端就必须按几次接收，这种UDP的通讯模式是有边界的。

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TCP粘包

TCP无边界，造成对采用TCP协议发送的数据进行接收比较麻烦，在接收的时候易出现粘包，即发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包。由于TCP是流协议，对于一个socket的包，如发送10AAAAABBBBB两次，由于网络原因第一次又分成两次发送，10AAAAAB和BBBB，如果接包的时候先读取10(包长度)再读入后续数据，当接收得快，发送的慢时，就会出现先接收了10AAAAAB,会解释错误,再接到BBBB10AAAAABBBBB。

解决办法

• 对于发送方引起的粘包现象，可通过编程设置来避免，TCP提供了强制数据立即传送的操作指令push，TCP软件收到该操作指令后，就立即将本段数据发送出去，而不必等待发送缓冲区满；
• 对于接收方引起的粘包，则可通过优化程序设计、精简接收进程工作量、提高接收进程优先级等措施，使其及时接收数据，从而尽量避免出现粘包现象；
• 由接收方控制，将一包数据按结构字段，人为控制分多次接收，然后合并，通过这种手段来避免粘包。

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TCP和UDP实现过程

摘抄自：
http://www.cnblogs.com/cy568searchx/p/3711670.html
http://blog.csdn.net/whuslei/article/details/6667471
http://www.cnblogs.com/bizhu/archive/2012/05/12/2497493.html
http://staff.ustc.edu.cn/~mengning/np/linux_socket/new_page_14.htm
http://blog.csdn.net/ce123_zhouwei/article/details/8976006