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TCP和UDP并实现socket的简单通信

时间:2017-03-29 22:16:44      阅读:282      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:拥塞   队列   方向   反地址解析   程序   解释   32位   建立连接时   缓冲   

一、TCP和UDP的区别和联系

1.五层协议体系结构和OSI七层的体系结构

2.五层协议体系结构

  2.1应用层(超文本传输协议)(文件传输)(远程登录)(网络管理)(域名系统)HTTP/TFTP/TELNET/SNMP/DNS

    如何通过应用进程间的交互来完成特定网络应用,是应用进程间的通信和交互规则。

  2.2运输层

    负责向两台主机之间提供通用的数据传输服务,应用层利用这一层的传输服务,传输应用层的报文。

  2.3网络层(Internet协议)(控制信息协议)(地址/反地址解析协议)IP/ICMP/ARP/RARP

    负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。把运输层产生的报文段和用户数据报,封装成分组和包的形式进行传送。

    另外,使源主机运输层所传下来的分组,能够通过网络中路由器找到合适的分组。

  2.4数据链路层

    链路是指节点间的连接,它主要把网络层交下来的分组和包或者是IP数据报封装成帧,在节点之间进行传播。

  2.5物理层

    提供物理媒体,传输bit流。

3.运输层中的UDP和TCP和Socket

  3.1TCP

    ①三次握手

    1.主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B,向主机B请求简历连接,通过这个数据段,

主机A告诉主机B两件事:我要和你通信;你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

    2.主机B收到主机A的请求后,有一个带有去人应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志

位的数据段响应主机A,也告诉主机A两件事:我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪个序列号作为起始数据段来回应我

    3.主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B的数据段;并开始传输实际数据。

    ②三次握手的特点

    没有应用层的数据,SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才会被置1,握手完成后SYN标志位被职位0;

    ③四次挥手

    1.当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接请求

    2.主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向的TCP连接将关闭,将ACK置1

    3.由B端在提出反方向的关闭请求,将FIN置1(关闭A端,否则处于半关闭状态)

    4.主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的连接关闭。

    ④刷一波,这些标识们

    名词解释
    ACK  TCP报头的控制位之一,对数据进行确认.确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段
  都收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时  会要求重传数据,保证数据的完整性.
    SYN  同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1
    FIN  发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置1
    TCP的包头结构:
  源端口 16位
  目标端口 16位
  序列号 32位
  回应序号 32位
  TCP头长度 4位
  reserved 6位
  控制代码 6位
  窗口大小 16位
  偏移量 16位
  校验和 16位
  选项  32位(可选)
  这样我们得出了TCP包头的最小长度,为20字节。

  • 消息确认(Message Acknowledgement):当接收端TCP成功接收到TCP报文段之后,会在一个短暂的时间间隔内(并不是在成功接收到报文的那一刻),向发送端发送一个表明该报文段已经被成功接收确认消息(Acknowledgement);
  • 超时重传:发 送端具有一个存储报文段的缓冲区(Buffer),我们一般称为发送端窗口(Sender Window),用于存放已经发送但是尚未接受到确认的报文段。如果接收到确认,会将相应的报文段从发送端窗口中移除。如果在一定的超时时限内没有接收到 确认消息,会认为相应的报文段发送失败,此时发送端TCP会从发送端窗口中提取相应的报文段进行重新发送。

 

  3.2UDP

(1) 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。
(2) 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。
(3) 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。
(4) 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。
(5)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)。
(6)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。
我们经常使用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,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。
UDP的包头结构:
源端口 16位
目的端口 16位
长度 16位
校验和 16位

  

  UDP,并不尝试对IP层产生的错误进行修复,它仅仅简单的扩展了IP协议“尽力而为best effort"的数据报服务,使得数据能在应用程序之间工作,而不是在主机之间工作。因此,使用了UDP协议的应用程序必须为处理报文丢失,顺序混乱等问题做好准备。

 

  UDP协议会用自己的分组结构封装用户消息,它只增加了4个字段:源端口、目标端口、分组长度和校验和。这样,当IP把分组送达目标主机时,该主机能够拆开UDP分组,根据目标端口找到目标应用程序,然后再把消息发送过去。说到底,UDP仅仅是在IP层之上通过嵌入应用程序的源端口和目标端口,提供了一个“应用程序多路复用”机制。明白了这一点,就可以总结一下UDP的无服务是怎么回事了。

 

  3.3UDP和TCP的区别

  ①基于连接与无连接(是指传输数据之前)

  ②对系统资源的要求(TCP较多,UDP较少)

  ③UDP程序结构较简单,首部开销只有8个字节,而TCP有20个字节。

  ④流模式与数据报模式,UDP没有拥塞控制,UDP中当网络发生拥塞不会使源主机的速率降低,

多用于实时应用中,如IP电话,实时视频会议等。

  ⑤TCP保证数据正确性,UDP可能丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证。

  ⑥每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信。

  ⑦TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道。

  ⑧TCP多用于传输少量数据,UDP多用于传输少量数据

3.4Socket

  Socket:只是一个抽象层。用来表示程序已经加入到网络中。

  http://www.cnblogs.com/lwzz/archive/2011/07/03/2096651.html

指一旦一个程序中有了一个Socket实例对象,那么这个程序就被加到了网络中,可以和网络中的其他应用程序进行通信。

现在来关注Socket是抽象层这段话。既然Socket是抽象的,那么它肯定有很多不同具体的实现,比如说TCP

为基础的TCPSocket和一UDP为基础的UDPSocket。

 

TCP和UDP并实现socket的简单通信

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原文地址:http://www.cnblogs.com/jinb/p/6641976.html

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