麒麟傳書(shū)

一個(gè)輕量級(jí)的即時(shí)通信軟件，用于局域網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時(shí)通信和文件共享。同一局域網(wǎng)廣播域下的用戶可以自動(dòng)互相添加好友，顯示好友信息，在好友聊天框界面互相收發(fā)文字、文件和文件夾。

麒麟傳書(shū)介紹

• 麒麟傳書(shū)使用 UDP 協(xié)議來(lái)發(fā)送和接收 UDP 廣播數(shù)據(jù)，傳輸局域網(wǎng)內(nèi)的好友上線離線消息，在接收到好友上線或離線消息后更新好友狀態(tài)，同時(shí)建立心跳機(jī)制來(lái)保證獲取到好友的在線狀態(tài)。

• 麒麟傳書(shū)使用 TCP 協(xié)議主動(dòng)連接好友監(jiān)聽(tīng)的端口，進(jìn)行 socket 連接，從而在連接成功后通過(guò) TCP 進(jìn)行文字、文件、文件夾等數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程進(jìn)行維護(hù)。

• 麒麟傳書(shū)使用 TCP 協(xié)議來(lái)監(jiān)聽(tīng)本機(jī)指定的端口，等待好友進(jìn)行連接，在連接成功后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

TCP/IP 協(xié)議介紹

TCP/IP 協(xié)議是一個(gè)包括了很多協(xié)議的協(xié)議簇，比如：TCP，UDP，IP，F(xiàn)TP，HTTP，ICMP，SMTP 等協(xié)議。

TCP/IP 模型是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，其所包含的協(xié)議可以劃分為四層，分別為鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。

鏈路層：負(fù)責(zé)封裝和解封裝 IP 報(bào)文，發(fā)送和接受 ARP/RARP 報(bào)文等。

網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)路由以及把分組報(bào)文發(fā)送給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。

傳輸層：負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)文進(jìn)行分組和重組，并以 TCP 或 UDP 協(xié)議格式封裝報(bào)文。

應(yīng)用層：負(fù)責(zé)向用戶提供應(yīng)用程序，比如 HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP 等。

在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)通信的建立必須是在通信雙方的對(duì)等層進(jìn)行，不能交錯(cuò)。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)在發(fā)送端時(shí)經(jīng)過(guò)各層時(shí)都要附加上相應(yīng)層的協(xié)議頭和協(xié)議尾（僅數(shù)據(jù)鏈路層需要封裝協(xié)議尾）部分，也就是要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議封裝，以標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)層所用的通信協(xié)議。

UDP 協(xié)議介紹

UDP 協(xié)議全稱是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，用于處理數(shù)據(jù)包，是一種無(wú)連接的協(xié)議，在 OSI 模型中處于第四層——傳輸層，即 IP 協(xié)議的上一層。UDP 的缺點(diǎn)是不提供數(shù)據(jù)包分組、組裝和不能對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行排序，當(dāng)報(bào)文發(fā)送之后，是無(wú)法得知其是否安全完整到達(dá)的。

UDP 協(xié)議具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 面向無(wú)連接

UDP 是一個(gè)非連接的協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，并且也只是抓取數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行任何拆分和拼接操作。

2. 有單播，多播，廣播的功能

UDP 不止支持一對(duì)一的傳輸方式，同樣支持一對(duì)多，多對(duì)多，多對(duì)一的方式。

3. 面向報(bào)文

發(fā)送方的 UDP 對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付 IP 層。UDP 對(duì)應(yīng)用層交下來(lái)的報(bào)文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界。因此，應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報(bào)文

4. 不可靠性

首先不可靠性體現(xiàn)在無(wú)連接上，不需要維護(hù)連接狀態(tài)，當(dāng) UDP 想傳送時(shí)就簡(jiǎn)單地去抓取來(lái)自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。

UDP 沒(méi)有擁塞控制，一直會(huì)以恒定的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。即使網(wǎng)絡(luò)條件不好，也不會(huì)對(duì)發(fā)送速率進(jìn)行調(diào)整。這樣實(shí)現(xiàn)的弊端就是在網(wǎng)絡(luò)條件不好的情況下可能會(huì)導(dǎo)致丟包，但是優(yōu)點(diǎn)是能應(yīng)用于某些實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)景（比如電話會(huì)議）。

5. 頭部開(kāi)銷(xiāo)小，傳輸高效

UDP 頭部包含了以下幾個(gè)數(shù)據(jù)：

• 兩個(gè)十六位的端口號(hào)，分別為源端口（可選字段）和目標(biāo)端口

• 整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的長(zhǎng)度

• 整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的檢驗(yàn)和（IPv4 可選字段），該字段用于發(fā)現(xiàn)頭部信息和數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤

因此 UDP 的頭部開(kāi)銷(xiāo)小，只有 8 個(gè)字節(jié)，在傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)是很高效的。

TCP 協(xié)議介紹

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是面向連接的協(xié)議，也就是說(shuō)，在收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。

1. TCP 連接過(guò)程

建立一個(gè) TCP 連接的過(guò)程為（三次握手的過(guò)程）：

1.1 第一次握手

客戶端向服務(wù)端發(fā)送連接請(qǐng)求報(bào)文段。該報(bào)文段中包含自身的數(shù)據(jù)通訊初始序號(hào)。請(qǐng)求發(fā)送后，客戶端便進(jìn)入 SYN-SENT 狀態(tài)。

1.2 第二次握手

服務(wù)端收到連接請(qǐng)求報(bào)文段后，如果同意連接，則會(huì)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答，該應(yīng)答中也會(huì)包含自身的數(shù)據(jù)通訊初始序號(hào)，發(fā)送完成后便進(jìn)入 SYN-RECEIVED 狀態(tài)。

1.3 第三次握手

當(dāng)客戶端收到連接同意的應(yīng)答后，還要向服務(wù)端發(fā)送一個(gè)確認(rèn)報(bào)文?？蛻舳税l(fā)完這個(gè)報(bào)文段后便進(jìn)入 ESTABLISHED 狀態(tài)，服務(wù)端收到這個(gè)應(yīng)答后也進(jìn)入 ESTABLISHED 狀態(tài)，此時(shí)連接建立成功。

TCP 建立連接需要三次握手是為了防止出現(xiàn)失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段被服務(wù)端接收的情況，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤。

2. TCP 斷開(kāi)連接

斷開(kāi)一個(gè) TCP 連接的過(guò)程為（四次握手的過(guò)程）：

TCP 是全雙工的，在斷開(kāi)連接時(shí)兩端都需要發(fā)送 FIN 和 ACK。

2.1 第一次握手

若客戶端 A 認(rèn)為數(shù)據(jù)發(fā)送完成，則它需要向服務(wù)端 B 發(fā)送連接釋放請(qǐng)求。

2.2 第二次握手

B 收到連接釋放請(qǐng)求后，會(huì)告訴應(yīng)用層要釋放 TCP 鏈接。然后會(huì)發(fā)送 ACK 包，并進(jìn)入 CLOSE_WAIT 狀態(tài)，此時(shí)表明 A 到 B 的連接已經(jīng)釋放，不再接收 A 發(fā)的數(shù)據(jù)了。但是因?yàn)?TCP 連接是雙向的，所以 B 仍舊可以發(fā)送數(shù)據(jù)給 A。

2.3 第三次握手

B 如果此時(shí)還有沒(méi)發(fā)完的數(shù)據(jù)會(huì)繼續(xù)發(fā)送，完畢后會(huì)向 A 發(fā)送連接釋放請(qǐng)求，然后 B 便進(jìn)入 LAST-ACK 狀態(tài)。

2.4 第四次握手

A 收到釋放請(qǐng)求后，向 B 發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答，此時(shí) A 進(jìn)入 TIME-WAIT 狀態(tài)。該狀態(tài)會(huì)持續(xù) 2MSL（最大段生存期，指報(bào)文段在網(wǎng)絡(luò)中生存的時(shí)間，超時(shí)會(huì)被拋棄） 時(shí)間，若該時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有 B 的重發(fā)請(qǐng)求的話，就進(jìn)入 CLOSED 狀態(tài)。當(dāng) B 收到確認(rèn)應(yīng)答后，也便進(jìn)入 CLOSED 狀態(tài)。

3. TCP 協(xié)議的特點(diǎn)

3.1 面向連接

面向連接，是指發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須在兩端建立連接。建立連接的方法是“三次握手”，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

3.2 僅支持單播傳輸

每條 TCP 傳輸連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)，只能進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，不支持多播和廣播傳輸方式。

3.3 面向字節(jié)流

TCP 不像 UDP 那樣一個(gè)個(gè)報(bào)文獨(dú)立地傳輸，而是在不保留報(bào)文邊界的情況下以字節(jié)流方式進(jìn)行傳輸。

3.4 可靠傳輸

對(duì)于可靠傳輸，判斷丟包，誤碼靠的是 TCP 的段編號(hào)以及確認(rèn)號(hào)。TCP 為了保證報(bào)文傳輸?shù)目煽浚徒o每個(gè)包一個(gè)序號(hào)，同時(shí)序號(hào)也保證了傳送到接收端實(shí)體的包的按序接收。然后接收端實(shí)體對(duì)已成功收到的字節(jié)發(fā)回一個(gè)相應(yīng)的確認(rèn)(ACK)；如果發(fā)送端實(shí)體在合理的往返時(shí)延(RTT)內(nèi)未收到確認(rèn)，那么對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)（假設(shè)丟失了）將會(huì)被重傳。

3.5 提供擁塞控制

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的時(shí)候，TCP 能夠減小向網(wǎng)絡(luò)注入數(shù)據(jù)的速率和數(shù)量，緩解擁塞

3.6 TCP 提供全雙工通信

TCP 允許通信雙方的應(yīng)用程序在任何時(shí)候都能發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)?TCP 連接的兩端都設(shè)有緩存，用來(lái)臨時(shí)存放雙向通信的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，TCP 可以立即發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)段，也可以緩存一段時(shí)間以便一次發(fā)送更多的數(shù)據(jù)段（最大的數(shù)據(jù)段大小取決于 MSS）

TCP 和 UDP 的比較

1.對(duì)比

2. 總結(jié)

TCP 向上層提供面向連接的可靠服務(wù) ，UDP 向上層提供無(wú)連接不可靠服務(wù)。

雖然 UDP 并沒(méi)有 TCP 傳輸來(lái)的準(zhǔn)確，但是也能在很多實(shí)時(shí)性要求高的地方有所作為。

對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求高，速度可以相對(duì)較慢的，可以選用 TCP。

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