TCP是面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層協(xié)議。

面向連接：一定是一對一連接，不能像 UDP 協(xié)議可以一個主機同時向多個主機發(fā)送消息

可靠的：無論的網(wǎng)絡(luò)鏈路中出現(xiàn)了怎樣的鏈路變化，TCP 都可以保證一個報文一定能夠到達接收端；

基于字節(jié)流的：TCP 協(xié)議在傳輸數(shù)據(jù)時，并不關(guān)心數(shù)據(jù)的邊界。它將數(shù)據(jù)視為一連串的字節(jié)，而不是消息或數(shù)據(jù)包。這意味著 TCP 不會保留消息邊界，它只是負責將字節(jié)流從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?。不會保留發(fā)送數(shù)據(jù)時的任何消息邊界。發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)可能被 TCP 分割成多個段，也可能將多個消息合并成一個段發(fā)送。接收方需要根據(jù)應用層協(xié)議來識別和重組消息。

TCP格式：

源端口號和目的端口號：與源ip地址和目的ip地址構(gòu)成四元組

序列號：TCP協(xié)議中用于確保數(shù)據(jù)傳輸有序性的一種機制。在建立連接時，由計算機生成一個隨機數(shù)作為初始序列號，并通過SYN包發(fā)送給接收端主機。每發(fā)送一次數(shù)據(jù)，序列號就會累加這次發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的大小。

確認應答號：TCP協(xié)議中用于確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性的一種機制，主要作用是解決丟包問題。它指的是接收端期望下一次收到的數(shù)據(jù)的序列號。當發(fā)送端收到接收端發(fā)來的確認應答后，可以認為所有在這個序號以前的數(shù)據(jù)都已經(jīng)被接收端正常接收。

ACK：除了最初建立連接的SYN包以外，都要設(shè)置成1，

RST：當RST位設(shè)置為1時，表示TCP連接中出現(xiàn)異常，需要強制斷開連接。

SYN：該位為 1 時，表示希望建立連接，并在其「序列號」的字段進行序列號初始值的設(shè)定。

FIN: 當FIN位設(shè)置為1時，表示發(fā)送端已經(jīng)完成數(shù)據(jù)發(fā)送，希望斷開當前的TCP連接。通信雙方在結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸后，可以通過交換FIN位為1的TCP段來關(guān)閉連接。FIN位用于優(yōu)雅地結(jié)束一個TCP會話。

首部長度：因為選項是可變長，所以要記錄首部長度。udp首部長度固定8個字節(jié)，無需記錄。

為什么要有tcp？

IP層是「不可靠」的，它不保證網(wǎng)絡(luò)包的交付、不保證網(wǎng)絡(luò)包的按序交付、也不保證網(wǎng)絡(luò)包中的數(shù)據(jù)的完整性。TCP保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包可靠性。

因為 TCP 是一個工作在傳輸層的可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?#xff0c;它能確保接收端接收的網(wǎng)絡(luò)包是無損壞、無間隔、非冗余和按序的。

連接：用于保證可靠性和流量控制維護的某些狀態(tài)信息，這些信息的組合，包括Socket、序列號和窗口大小稱為連接。

一個 IP 的服務端監(jiān)聽了一個端口，它的 TCP 的最大連接數(shù)是多少？

對于服務端來說，目的 IP 地址是固定的（即服務端的 IP 地址），目的端口號也是固定的（即服務端監(jiān)聽的端口）。因此，變量是源 IP 地址和源端口號。

對于 IPv4，一個 IP 地址由 32 位組成，因此可能的 IP 地址總數(shù)是 2^32。

一個端口號由 16 位組成，因此可能的端口號總數(shù)是 2^16

最大 TCP 連接數(shù) = 2^32×2^16=2^48

文件描述符限制：

每個TCP連接在Linux系統(tǒng)中都被視為一個文件，因此受到文件描述符的限制。存在三種級別的限制：

系統(tǒng)級：整個系統(tǒng)可打開的最大文件描述符數(shù)量，可以通過查看 /proc/sys/fs/file-max 來獲取。

用戶級：特定用戶可打開的最大文件描述符數(shù)量，可以通過查看 /etc/security/limits.conf 來獲取。

進程級：單個進程可打開的最大文件描述符數(shù)量，可以通過查看 /proc/sys/fs/nr_open 來獲取

內(nèi)存限制：

操作系統(tǒng)的內(nèi)存是有限的，如果內(nèi)存資源耗盡，可能會導致 "Out of Memory"（OOM）錯誤。每個TCP連接都需要占用一定的內(nèi)存資源。

簡潔的UDP:

UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，User Datagram Protocol）是一種無連接的、簡單的傳輸層協(xié)議。頭部只有8個字節(jié)。

TCP和UDP的區(qū)別：

1. 連接：

   • TCP面向連接，需要在數(shù)據(jù)傳輸前建立連接。
   • UDP無連接，可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。

2. 服務對象：

   • TCP提供一對一的通信服務。
   • UDP支持多種通信模式，包括一對一、一對多、多對多。

3. 可靠性：

   • TCP提供可靠交付，確保數(shù)據(jù)無差錯、不丟失、不重復、按序到達。
   • UDP盡力交付，但不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

4. 擁塞控制和流量控制：

   • TCP具有擁塞控制和流量控制機制。
   • UDP沒有這些機制，即使網(wǎng)絡(luò)擁堵也保持發(fā)送速率。

5. 首部開銷：

   • TCP首部較長，通常至少20字節(jié)，可能更長如果包含選項。
   • UDP首部固定8字節(jié)，開銷較小。

6. 傳輸方式：

   • TCP是流式傳輸，無邊界，保證數(shù)據(jù)順序和可靠性。
   • UDP基于數(shù)據(jù)報文傳輸，有邊界，可能會丟包和亂序。

7. 分片：

   • TCP在數(shù)據(jù)大于MSS時在傳輸層進行分片，接收端在傳輸層組裝。
   • UDP在數(shù)據(jù)大于MTU時在IP層進行分片，接收端在IP層組裝后傳給傳輸層。

TCP和UDP的應用場景：

數(shù)據(jù)長度大小：

TCP數(shù)據(jù)長度=IP總長度-IP首部長度-TCP首部長度

TCP和UDP可以共用端口號嗎？

?????????? 在數(shù)據(jù)鏈路層中，通過 MAC地址來尋找局域網(wǎng)中的主機。在網(wǎng)際層中，通過IP 地址來尋找網(wǎng)絡(luò)中互連的主機或路由器。在傳輸層中，需要通過端口進行尋址，來識別同一計算機中同時通信的不同應用程序。
所以，傳輸層的「端口號」的作用，是為了區(qū)分同一個主機上不同應用程序的數(shù)據(jù)包。
傳輸層有兩個傳輸協(xié)議分別是 TCP 和 UDP，在內(nèi)核中是兩個完全獨立的軟件模塊。
當主機收到數(shù)據(jù)包后，可以在 IP 包頭的「協(xié)議號」字段知道該數(shù)據(jù)包是 TCP/UDP，所以可以根據(jù)這個信息確定送給哪個模塊(TCP/UDP)處理，送給 TCP/UDP 模塊的報文根據(jù)「端口號」確定送給哪個應用程序處理。

• TCP：

  適用于需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?#xff0c;如：遠程登錄（SSH/Telnet），郵件傳輸（SMTP），文件傳輸（FTP），Web瀏覽（HTTP）

• UDP：

  適用于對實時性要求高的應用，如：某些類型的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工具，DNS查詢，在線游戲，實時視頻和音頻傳輸（流媒體）