TCP 和 UDP網絡通訊技術

TCP和UDP基本編程步驟:

TCP: 
服務器端: 
  1、創建一個socket,用函數socket(); 
  2、設置socket屬性,用函數setsockopt(); (可選) 
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind(); 
  4、開啓監聽,用函數listen(); 
  5、接收客戶端上來的連接,用函數accept(); 
  6、收發數據,用函數send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、關閉網絡連接; 
  8、關閉監聽; 

客戶端: 
  1、創建一個socket,用函數socket(); 
  2、設置socket屬性,用函數setsockopt(); (可選) 
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind(); (可選) 
  4、設置要連接的對方的IP地址和端口等屬性; 
  5、連接服務器,用函數connect(); 
  6、收發數據,用函數send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、關閉網絡連接;

UDP: (相對簡單) 
 服務器端: 
  1、創建一個socket,用函數socket(); 
  2、設置socket屬性,用函數setsockopt();(可選) 
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind(); 
  4、循環接收數據,用函數recvfrom(); 
  5、關閉網絡連接; 

 客戶端: 
  1、創建一個socket,用函數socket(); 
  2、設置socket屬性,用函數setsockopt();(可選) 
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind();(可選) 
  4、設置對方的IP地址和端口等屬性; 
  5、發送數據,用函數sendto(); 
  6、關閉網絡連接;

TCP和UDP是OSI模型中的傳輸層中的協議。TCP提供可靠的通信傳輸,而UDP則常被用於讓廣播和細節控制交給應用的通信傳輸。

TCP補充:

TCP充分實現了數據傳輸時各種控制功能,可以進行丟包的重發控制,還可以對次序亂掉的分包進行順序控制。而這些在UDP中都沒有。此外,TCP作爲一種面向有連接的協議,只有在確認通信對端存在時纔會發送數據,從而可以控制通信流量的浪費。TCP通過檢驗和、序列號、確認應答、重發控制、連接管理以及窗口控制等機制實現可靠性傳輸。

UDP補充:

UDP不提供複雜的控制機制,是利用IP提供面向無連接的通信服務。並且它是將應用程序發來的數據在收到的那一刻,立刻按照原樣發送到網絡上的一種機制。即使是出現網絡擁堵的情況下,UDP也無法進行流量控制等避免網絡擁塞的行爲。此外,傳輸途中如果出現了丟包,UDO也不負責重發。甚至當出現包的到達順序亂掉時也沒有糾正的功能。如果需要這些細節控制,那麼不得不交給由採用UDO的應用程序去處理。換句話說,UDP將部分控制轉移到應用程序去處理,自己卻只提供作爲傳輸層協議的最基本功能。UDP有點類似於用戶說什麼聽什麼的機制,但是需要用戶充分考慮好上層協議類型並製作相應的應用程序。

TCP和UDP的優缺點區別:
TCP的優點: 可靠,穩定

TCP的可靠體現在TCP在傳遞數據之前,會有三次握手來建立連接,而且在數據傳遞時,有確認、窗口、重傳、擁塞控制機制,在數據傳完後,還會斷開連接用來節約系統資源。

TCP的缺點: 慢,效率低,佔用系統資源高,易被攻擊

TCP在傳遞數據之前,要先建連接,這會消耗時間,而且在數據傳遞時,確認機制、重傳機制、擁塞控制機制等都會消耗大量的時間,而且要在每臺設備上維護所有的傳輸連接,事實上,每個連接都會佔用系統的CPU、內存等硬件資源。 而且,因爲TCP有確認機制、三次握手機制,這些也導致TCP容易被人利用,實現DOS、DDOS、CC等攻擊。

UDP的優點:快,比TCP稍安全

UDP沒有TCP的握手、確認、窗口、重傳、擁塞控制等機制,UDP是一個無狀態的傳輸協議,所以它在傳遞數據時非常快。沒有TCP的這些機制,UDP較TCP被攻擊者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是無法避免攻擊的,比如:UDP Flood攻擊……

UDP的缺點: 不可靠,不穩定

因爲UDP沒有TCP那些可靠的機制,在數據傳遞時,如果網絡質量不好,就會很容易丟包。

什麼時候應該使用TCP?

當對網絡通訊質量有要求的時候,比如:整個數據要準確無誤的傳遞給對方,這往往用於一些要求可靠的應用,比如HTTP、HTTPS、FTP等傳輸文件的協議,POP、SMTP等郵件傳輸的協議。 在日常生活中,常見使用TCP協議的應用如下: 瀏覽器,用的HTTP FlashFXP,用的FTP Outlook,用的POP、SMTP Putty,用的Telnet、SSH QQ文件傳輸 …………

什麼時候應該使用UDP?

當對網絡通訊質量要求不高的時候,要求網絡通訊速度能儘量的快,這時就可以使用UDP。 比如,日常生活中,常見使用UDP協議的應用如下: QQ語音 QQ視頻 TFTP ……

有些應用場景對可靠性要求不高會用到UPD,比如長視頻,要求速率。

小結TCP與UDP的區別:
1.基於連接與無連接;
2.對系統資源的要求(TCP較多,UDP少);
3.UDP程序結構較簡單;
4.流模式與數據報模式;
5.TCP保證數據正確性,UDP可能丟包,TCP保證數據順序,UDP不保證。
 
tcp協議和udp協議的差別  
  1.基於連接與無連接
  2.TCP要求系統資源較多,UDP較少; 
  3.UDP程序結構較簡單 
  4.流模式(TCP)與數據報模式(UDP); 
  5.TCP保證數據正確性,UDP可能丟包 
  6.TCP保證數據順序,UDP不保證 
 7.TCP 速度慢,UDP速度快

UDP應用場景:
  1.面向數據報方式
  2.網絡數據大多爲短消息 
  3.擁有大量Client
  4.對數據安全性無特殊要求
  5.網絡負擔非常重,但對響應速度要求高
  

TCP與UDP區別總結:
1、TCP面向連接(如打電話要先撥號建立連接);UDP是無連接的,即發送數據之前不需要建立連接。

2、TCP提供可靠的服務。也就是說,通過TCP連接傳送的數據,無差錯,不丟失,不重複,且按序到達;UDP盡最大努力交付,即不保證可靠交付。

3、TCP面向字節流,實際上是TCP把數據看成一連串無結構的字節流;UDP是面向報文的。
UDP沒有擁塞控制,因此網絡出現擁塞不會使源主機的發送速率降低(對實時應用很有用,如IP電話,實時視頻會議等)

4、每一條TCP連接只能是點到點的;UDP支持一對一,一對多,多對一和多對多的交互通信。

5、TCP首部開銷20字節;UDP的首部開銷小,只有8個字節。

6、TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道,UDP則是不可靠信道。

具體編程時的區別
   1.socket()的參數不同 
   2.UDP Server不需要調用listen和accept 
   3.UDP收發數據用sendto/recvfrom函數 
   4.TCP:地址信息在connect/accept時確定 
   5.UDP:在sendto/recvfrom函數中每次均 需指定地址信息 
   6.UDP:shutdown函數無效

通常我們在說到網絡編程時默認是指TCP編程,即用前面提到的socket函數創建一個socket用於TCP通訊,函數參數我們通常填爲SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),這表示建立一個socket用於流式網絡通訊。
  SOCK_STREAM特點是面向連接的,即每次收發數據之前必須通過connect建立連接,也是雙向的,即任何一方都可以收發數據,協議本身提供了一些保障機制保證它是可靠的、有序的,即每個包按照發送的順序到達接收方。
  而SOCK_DGRAM是User Datagram Protocol協議的網絡通訊,它是無連接的,不可靠的,因爲通訊雙方發送數據後不知道對方是否已經收到數據,是否正常收到數據。任何一方建立一個socket以後就可以用sendto發送數據,也可以用recvfrom接收數據。根本不關心對方是否存在,是否發送了數據。它的特點是通訊速度比較快。大家都知道TCP是要經過三次握手的,而UDP沒有。

TCP與UDP區別總結:

1、TCP面向連接(如打電話要先撥號建立連接);UDP是無連接的,即發送數據之前不需要建立連接
2、TCP提供可靠的服務。也就是說,通過TCP連接傳送的數據,無差錯,不丟失,不重複,且按序到達;UDP盡最大努力交付,即不保 證可靠交付
3、TCP面向字節流,實際上是TCP把數據看成一連串無結構的字節流;UDP是面向報文的
UDP沒有擁塞控制,因此網絡出現擁塞不會使源主機的發送速率降低(對實時應用很有用,如IP電話,實時視頻會議等)
4、每一條TCP連接只能是點到點的;UDP支持一對一,一對多,多對一和多對多的交互通信
5、TCP首部開銷20字節;UDP的首部開銷小,只有8個字節
6、TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道,UDP則是不可靠信道

三次握手,四次揮手

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