一、tcp和udp

区别：（1）tcp是面向连接的协议，udp是面向无连接的协议

           （2）tcp协议传输是可靠的，而udp协议--不可靠--尽力而为（只知道一直发，不管对方是否接收）

           （3）tcp可以实现流量控制，udp不行

           （4）tcp可以实现分段传输，udp不行

           （5）tcp的传输速率较慢，占用资源较大；udp传输速率较快，占用资源小

应用场景：

        tcp协议：适用于传输速率要求相对较低，但是可靠性要求较高的场景（获取网页资源）

        udp协议：适用于传输速率要求相对较高，但是可靠性要求较低的场景（视频通话，打游戏）

面向连接：

在正式传输数据之前，使用预备的协议（tcp）建立点到点的连接

TCP（传输控制协议）

        （1）保证数据可靠、有序、不重复、不丢包以及控制发送的速度
                 为了做到以上，tcp一共有四个保证过程：

                        （1）客户端通过三次握手建立与服务端的连接

                        （2）断开连接就通过四次握手

                        （3）定义各种机制，保证传输的可靠（序列号、确认、重传、排序）

                        （4）控制发送的速率（流量控制和拥塞控制）

          （2）数据：指从应用层传输下来的数据

                   序号：传输的数据的编号

                   确认序号：首部长度--头部长度--可变长头部（20-60字节）

                   URG：紧急指针标志位，如果该标志位，置1，则激活紧急指针字段

                   PSH：（tcp可以将一个完整的数据分成多个段，为了保证数据的完整性，连续性，所以对端会有一个缓存空间先去接收，把所有的数据段接收完整后，推给进程，如果某个数据段的PSH标志位置1，则不再进入缓存空间，直接推给进程）

                   ACK：确认标记，该标志位置1，表示激活确认序列号（一般都是确认收到包序列号+

1，表示我已经收到了之前的所有包，期望你下次从这里发，也就是下一个）

                   SYN：请求建立连接，在三次握手时，建立连接的时候，该标志位置1（通俗一点点相当于，我们在发起聊天的时候，会问的在吗一样）

                   FIN：断开连接的标志，数据发完，就可以端口自己的会话了，此时的FIN标志位置1（同理相当于给别人说先不聊了）

                   SEQ：我这包数据第一个字节编号

                   校验和：校验数据的完整性

UDP（用户数据协议）：

TCP三次握手（建立连接）：（双方都确认我能发，你能收）

        同步：初始序列号（在建立连接时会随机一个序列号，后续慢慢递增，保证传输的有序性）

        

在客户端和服务器建立连接前都是处于CLOSED状态的，当客户端想访问服务器某个服务或者请求数据的时候，客户端便会向服务端发送一个包含有SYN=1（相当于在吗，我想），以及随机一个序列号x：seq=x，发送后就进入SYN-SENT状态（发送状态）。这时服务端就会进入listen状态，直达接收到客户端发送的包，然后回复确认包含有自身的一个随机序列号（SYN=1这里的SYN也是同理，双方都需要确认对方在吗，是否能接收的自身发送的包；ACK=1便是确认接收到包，ACKn=x+1便是确认接收到客户端发送的seq=x的包，并请求x+1的包，然后还有自身的随机序列号），便进入SYN-RCVD（等待接收状态）。当客户端接收到服务端的确认包后，就直接进入了established状态，此刻他回复给服务端的确认包就可以含有数据了，回的包：（还是先确认ACK=1，以及确认序号ACKn=y+1（确认接收到了序列号为y的包，并请求y+1的包），然后还有自身这个包的序列号seq=x+1），这里加1都是保证传输数据包的有序性。然后服务端接收到客户端的确认包后，就进入了established状态，这样连接就建立成功了。

TCP四次挥手：

在我们访问完后，想断开连接，这时候就会经过tcp的四次挥手的过程。从客户端开始向服务端发送断开连接请求的包（同理内含有FIN包请求在吗，然后随机生成一个序列号u），然后就从established状态进入到FIN-WAIT-1状态，等待服务端的回包。在服务端接收到客户端的请求断开连接的包后，就进入CLOSE-WAIT状态并向客户端发送确认包（ACK置1确认收到包，并确认收到的包的序列号并请求seq=u+1的包，然后随机生成一个属于自己这个包的序列号v），在客户端接收到服务端发送的第一个确认包后，就直接进入到FIN-WAIT-2状态，等待服务端发送的请求断开的请求包（因为有时服务端可能还有一些数据还没有完全发给客户端，所以还有一次发送请求断开的握手，还可以携带最后需要发送的数据）。服务端发送完确认包后，就可以发送最后需要发送给客户端的数据，并写带请求断开连接的参数（FIN置1，再次ACK置1，再随机生成包序列号w，确认seq=u包并请求客户端u+1的包），然后就进入LAST-ACK状态，等待客户端最后的确认包。客户端接收到服务端的请求断开连接的包后，直接回复服务端最后的确认包（ACK置1，之前的序列号+1：seq=u+1，确认收到服务端的w包，seq=w+1），然后就进入TIME-WAIT状态，等待2MSL（确认最后一个ack被服务端接收到；防止旧报文干扰新连接），就直接断开连接，进入到CLOSED状态。服务端接收到客户端的确认包后就进入到CLOSED状态。

TCP的可靠机制：

        确认机制：每发送一次数据，对端都需要对此确认

        重传机制：如果没有收到对端的确认报文，则认为数据未发送

        排序机制：数据进行分段之后，需要进行排序

        流控机制：（滑动窗口机制）调节流量流速，同时发送的报文，只用确认最后那个包，减小tcp确认机制对链路资源的消耗。

排序、去重：

        TCP按SEQ重新排队，如果SEQ重复，则重复的包直接丢弃。

RTT和RTO：

        RTT：数据包来回一趟的时间

        RTO：多久没收到ACK包算超时（RTO时间可以动态调整，比RTT较大），超时则重发（超时重传机制）

快速重传：

        连续收到3个重复ACK包，就直接不等超时，就直接立刻重传

MTU和MSS：
        MTU：链路层一帧最大数据（以太网1500）

        MSS：TCP一段最大数据部分

                ：MSS=MTU-IP头-TCP头≈1460

                ：如果超过MSS则就TCP分段

流量控制（滑动窗口机制）：

        目的：接收方告诉发送方：你别发太快了，我缓存快满了，跟不上。

                ：接收方再TCP头里面填Window大小

拥塞控制：

        维护两个变量：

                cwnd：拥塞窗口（网络能承受多少）

                ssthresh：慢启动门限

（1）慢启动

        cwnd从1开始指数增长：1-2-4-8-……

        到设定的ssthresh就停止慢启动，然后慢慢一个一个增长，直到接收方快承受不了再重新来

（2）拥塞避免

        cwnd线性加1增长，如果发送丢包/超时，则ssthresh=cwnd/2，然后cwnd重置为1，再增长

（3）快速恢复

        如果只是丢包，不是超时，则ssthresh=cwnd/2，cwnd=ssthresh+3，然后线性恢复，不会回到1重新恢复。