TCP 與 UDP
TCP/IP 協議是一個協議簇。裏面包括很多協議的，UDP 只是其中的一個。
TCP （Transmission Control Protocol）
TCP/IP 協議集包括應用層，傳輸層，網絡層，網絡訪問層。
TCP 是面向連接的單播協議。在收發數據前，必須和對方建立可靠的連接。它是面向連接的，提供可靠交付，有流量控制，擁塞控制，提供全雙工通信，支持半關閉連接，面向字節流（把應用層傳下來的報文看成字節流，把字節流組織成大小不等的數據塊），每一條 TCP 連接只能是點對點的（一對一）。
三次握手
一個 TCP 連接必須要經過三次“握手”才能建立起來。其過程爲：
- 第一次握手：主機 A 通過向主機 B 發送一個含有**同步序列號（SYN）**標誌位的數據段給主機 B，向主機 B 請求建立連接，seq = x 表示主機 A 自己的初始序號（第 x 號包）。通過這個數據段， 主機 A 告訴主機 B 兩件事：我想要和你通信；你可以用那個序列號作爲起始數據段來回應我。（SYN = 1，seq = x，主機 A 進入 syn_sent 狀態，該數據包不能攜帶數據）
- 第二次握手：主機 B 收到主機 A 的請求後，用一個帶有**確認應答（ACK）和同步序列號（SYN）**標誌位的數據段響應主機 A，ACKnum 表示期望收到對方下一個報文段的第一個數據字節序號是 x+1，seq = y 表示主機 B 自己的初始序號（第 y 號包）。同時也告訴主機 A 兩件事：我已經收到你的請求了，你可以傳輸數據了；你要用那個序列號（x+1）作爲起始數據段來回應我。（SYN = 1，ACK = 1，ACKnum = x+1，seq = y，主機 B 進入 syn_rcvd 狀態）
- 第三次握手：主機 A 收到這個數據段後，再發送一個確認應答（ACK），ACKnum 表示期望收到對方下一個報文段的第一個數據字節序號是 y+1，同時攜帶要發送給主機 B 的數據（通常爲一些配置信息，如滑動窗口的大小）。確認已收到主機 B 的數據段："我已收到回覆，我現在要開始傳輸實際數據了“。（ACK = 1，ACKnum = y+1）一旦主機 B 收到確認後，這樣3次握手就完成了，這個 TCP 連接進入 Established 狀態，主機 A 和主機 B 就可以傳輸數據了。
經歷了上面的三次握手過程，客戶端和服務端都確認了自己的接收、發送能力是正常的。在進行最少次交互的情況下完成了兩端的資源分配和初始化序號（客戶端 --> 服務器端： x。服務器端 --> 客戶端：y）的交換。
之所以不只是進行兩次握手，而有第三次握手，是爲了防止失效的連接請求到達服務器，讓服務器錯誤打開連接。採用三次握手，當服務器接收並且回覆確認了那條失效的連接請求，此時客戶端不會再次發出確認，由於服務器得不到確認，那麼就能知道客戶端並沒有請求該連接。
三次“握手”的目的是使數據包的發送和接收同步， 經過三次“握手”之後，主機 A 才向主機 B 正式發送數據。三次握手並不會涉及應用層的數據 , SYN 這個標誌位只有在 TCP 建立連接時纔會被置 1 ,握手完成後 SYN 標誌位被置 0。
四次揮手
- 當主機 A 完成數據傳輸後，將控制位 FIN 置1，提出停止 TCP 連接的請求 ；（FIN_WAIT_1）
- 主機 B 收到 FIN 後對其作出響應，確認這一方向上的 TCP 連接將關閉，將 ACK 置 1，避免引發不必要的 FIN 重傳；（FIN_WAIT_2 - CLOSE_WAIT）
- 由 B 端再提出反方向的關閉請求，將 FIN 置 1；（LAST_ACK)
- 主機 A 對主機 B 的請求進行確認，將 ACK 置 1，雙方向的關閉結束.。
TCP 連接是雙向傳輸的、對等的模式，就是說雙方都可以同時向對方發送或接收數據。當有一方要關閉連接時，會發送指令告知對方，我要關閉連接了。這時對方會回一個 ACK，此時一個方向的連接關閉。但是另一個方向仍然可以繼續傳輸數據，等到發送完了所有的數據後，會發送一個 FIN 段來關閉此方向上的連接。接收方發送 ACK 確認關閉連接。注意，接收到 FIN 報文的一方只能回覆一個 ACK , 它是無法馬上返回對方一個 FIN 報文段的，因爲結束數據傳輸的“指令”是上層應用層給出的，我只是一個“搬運工”，我無法瞭解“上層的意志”。
客戶端發送了 FIN 連接釋放報文之後，服務器收到了這個報文，就進入了 CLOSE-WAIT 狀態。這個狀態是爲了讓服務器端發送還未傳送完畢的數據，傳送完畢之後，服務器會發送 FIN 連接釋放報文。因爲服務端在 LISTEN 狀態下，收到建立連接請求的 SYN 報文後，把 ACK 和 SYN 放在一個報文裏發送給客戶端。而關閉連接時，當收到對方的 FIN 報文時，僅僅表示對方不再發送數據了但是還能接收數據，己方是否現在關閉發送數據通道，需要上層應用來決定，因此，己方 ACK 和 FIN 一般都會分開發。
TCP 的四次揮手有可能變成三次揮手。之所以斷開 tcp 連接需要四次揮手（2 + 2）是因爲 tcp 是全雙工通信且支持半關閉連接，即兩端向對方傳輸數據和終止在時序上是獨立的。
但如果服務器端收到客戶端的 FIN 包後，也沒數據要發送給客戶端了，那麼回覆給客戶端的 ACK 包和服務器自己的 FIN 包就可以合併成一個包發送過去。這樣四次揮手就編程三次了。
實際上有時候在抓包時會看到 FIN+ACK這樣的數據包，即三次揮手釋放 tcp 連接的數據包，這是因爲現在大多數實現都允許連接終止時使用三次揮手（但大部分情況下，還是以四次揮手爲主）。三次揮手適合在雙方都沒有數據要發送的情況下。
由 TCP 的三次握手和四次斷開可以看出，TCP 使用面向連接的通信方式，大大提高了數據通信的可靠性，使發送數據端和接收端在數據正式傳輸前就有了交互， 爲數據正式傳輸打下了可靠的基礎。
TCP 的短連接和長連接
**短連接：**Client 向 Server 發送消息，Server 迴應 Client，然後一次讀寫就完成了，這時候雙方任何一個都可以發起 close 操作，不過一般都是 Client 先發起 close 操作。短連接一般只會在 Client/Server 間傳遞一次讀寫操作。
短連接的優點：管理起來比較簡單，建立存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段。
**長連接：**Client 與 Server 完成一次讀寫之後，它們之間的連接並不會主動關閉，後續的讀寫操作會繼續使用這個連接。
在長連接的應用場景下，Client 端一般不會主動關閉它們之間的連接，Client 與 Server 之間的連接如果一直不關閉的話，隨着客戶端連接越來越多，Server 壓力也越來越大，這時候 Server 端需要採取一些策略，如關閉一些長時間沒有讀寫事件發生的連接，這樣可以避免一些惡意連接導致 Server 端服務受損；如果條件再允許可以以客戶端爲顆粒度，限制每個客戶端的最大長連接數，從而避免某個客戶端連累後端的服務。
長連接和短連接的產生在於 Client 和 Server 採取的關閉策略，具體的應用場景採用具體的策略
UDP （User Data Protocol）
UDP 是用戶數據報協議，它是無連接的，盡最大可能交付，沒有擁塞控制，面向報文（對於應用程序傳下來的報文不合並也不拆分，只是添加 UDP 首部），支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。
UDP 是一個非連接的協議，傳輸數據之前源端和終端不建立連接， 當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程序的數據，並儘可能快地把它扔到網絡上。 在發送端，UDP 傳送數據的速度僅僅是受應用程序生成數據的速度、 計算機的能力和傳輸帶寬的限制； 在接收端，UDP 把每個消息段放在隊列中，應用程序每次從隊列中讀一個消息段。
由於傳輸數據不建立連接，因此也就不需要維護連接狀態，包括收發狀態等， 因此一臺服務機可同時向多個客戶機傳輸相同的消息。UDP 信息包的標題很短，只有 8 個字節，相對於 TCP 的 20 個字節信息包的額外開銷很小。吞吐量不受擁擠控制算法的調節，只受應用軟件生成數據的速率、傳輸帶寬、 源端和終端主機性能的限制。
UDP 使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付， 因此主機不需要維持複雜的鏈接狀態表（這裏面有許多參數）。UDP 是面向報文的。發送方的 UDP 對應用程序交下來的報文， 在添加首部後就向下交付給 IP 層。既不拆分，也不合並，而是保留這些報文的邊界， 因此，應用程序需要選擇合適的報文大小。
我們經常使用 ping 命令來測試兩臺主機之間 TCP/IP 通信是否正常， 其實 ping 命令的原理就是向對方主機發送UDP 數據包，然後對方主機確認收到數據包， 如果數據包是否到達的消息及時反饋回來，那麼網絡就是通的。