小析TCP/IP协议与UDP协议

总述：
    简单的说TCP（传输控制协议）是一种可靠的协议，UDP（用户数据包协议）是一种不可靠的协议。TCP是一个可靠的面向连接的协议，UDP是不可靠的或非连接的协议。打个简单的比方，TCP的通信方式就像打电话，在正式通话前都要先说声“喂”，确定对方在线后才开始通话，会话结束时都要说“再见”，然后才挂电话。而发明信片则没有这样的机制，发出去之后就不管对方收到没收到了。

    UDP的特点：UDP是一种不可靠的、非连接的分组交付服务，但也正是由于其不可靠性，所以他的开销很小。换言之：UDP提供了一种在高效可靠的网络上传输数据，而不用笑话哦不必要的网络资源和处理时间的通信方式。

    TCP的特点：TCP是一种面向连接的可靠的通信协议，在传输开始之前，通信双方要通过三次握手来建立连接，以保证连接的可靠性。（后面将具体介绍“三次握手”以及“四次断开”机制）

TCP协议头的内容：
    TCP协议头最少20个字节，包括以下的区域（由于翻译不禁相同，文章中给出相应的英文单词）：
    TCP源端口(Source Port)：16位的源端口其中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是标示报问的返回地址。
    TCP目的端口(Destination port)：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
    TCP序列号（序列码,Sequence Number）：32位的序列号由接收端计算机使用，重新分段的报文成最初形式。当SYN出现，序列码实际上是初始序列码（ISN），而第一个数(Acknowledgment Number)：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式。，如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码。
数据偏移量(HLEN)：4位包括TCP头大小，指示何处数据开始。
    保留(Reserved)：6位值域，这些位必须是0。为了将来定义新的用途所保留。
    标志(Code Bits)：6位标志域。表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
    窗口(Window)：16位，用来表示想收到的每个TCP数据段的大小。
校验位(Checksum)：16位TCP头。源机器基于数据内容计算一个数值，收信息机要与源机器数值结果完全一样，从而证明数据的有效性。
优先指针（紧急，Urgent Pointer）：16位，指向后面是优先数据的字节，在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置，紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段。
    选项(Option)：长度不定，但长度必须以字节。如果没有选项就表示这个一字节的域等于0。
    填充：不定长，填充的内容必须为0，它是为了数学目的而存在。目的是确保空间的可预测性。保证包头的结合和数据的开始处偏移量能够被32整除，一般额外的零以保证TCP头是32位的整数倍。

三次握手：
    在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。
    第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。
    第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ac k=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
    第三次握手：客户端收到服务 器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

四次断开（连接终止协议）：
    由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
    （1） TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送（报文段4）。
    （2） 服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1（报文段5）。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
    （3） 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端（报文段6）。
    （4） 客户段发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1（报文段7）。