1、 区别
- TCP数据结构复杂，UDP 数据结构较简单
- TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的
- TCP 是面向字节流的，UDP 是基于报文的
- TCP 保证数据顺序性，UDP 不保证
- TCP 保证数据准确性，UDP 可能丢包，即TCP是可靠传输
2、数据结构
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TCP：image.png
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UDP:image.png
从数据结构上可以看出来，TCP比UDP要复杂的多。
3、TCP建立连接和断开连接
我们上面说tcp是面向连接的，这是啥意思呢，简单的说，tcp要发送数据，首先得先建立连接，而udp不需要，直接发送数据就行了。
TCP是全双工的，即客户端在给服务器端发送信息的同时，服务器端也可以给客户端发送信息。
而半双工的意思是A可以给B发，B也可以给A发，但是A在给B发的时候，B不能给A发，即不同时，为半双工。
三次握手建立连接过程
第一次握手：客户端通过向服务端 发送一个含有同步序列号seq和SYN标志位的请求报文给服务端，向服务端 请求建立连接，通过这个报文， 客户端告诉服务端 两件事：我想要和你通信SYN=1；本次TCP通信的字节流的初始序号SEQ=x。——请求发送后，客户端便进入SYN-SENT状态。
第二次握手：服务端 收到 客户端的请求后，用一个带有确认应答（ACK）和同步序列号（seq）标志位的数据段响应客户端，也告诉客户端两件事：我已经收到你的请求了，你可以传输数据了ack=1；本次TCP通信的发送字节流的初始序号SEQ=y——该应答发送完成后，服务端便进入SYN-RCVD状态
第三次握手：客户端收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到服务端的数据段，表示服务端发来的连接同意应答已经成功收到。
客户端发完这个报文段后便进入ESTABLISHED状态，服务端收到这个应答后也进入ESTABLISHED状态，此时连接的建立完成！
为什么采用三次握手？而不是二次？
是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误；比如有以下场景，当客户端发出第一个
连接请求1并没有丢失，而是在某些网络节点长时间滞留了，这时客户端会认为超时，会再次发送连接请求2，服务端在接收到连接请求2以后建立了正常的连接，这时候失效请求1又到达了服务端，服务端会误以为是客户端又发出的一个连接请求，于是会再次建立连接，假定不采用三次握手，那服务端发出确认，新的连接就建立了。但是由于客户端并没有发出新的建立连接的请求，因此客户端不会再新的连接上发送数据，而服务端却以为新的连接已经建立了，在一直等待客户端的数据，由此会导致服务端许多资源的浪费。采用了三次握手后，可以防止这个现象发生，在客户端收到服务端对于自己的无效连接的应答后，并不会向服务端发出确认，服务端由于收不到确认，就可以认为此次连接是无效的。
四次握手断开连接过程
第一次握手： 当客户端完成数据传输后，将控制位FIN置1，提出停止TCP连接的请求 ；此时，客户端将进入FIN-WAIT-1状态
第二次握手： 服务端收到FIN后对其作出响应，确认这一方向上的TCP连接将关闭，将ACK置1；此时B进入CLOSE-WAIT状态，A收到该应答，进入FIN-WAIT-2状态
第二次挥手完成后，客户端到服务端的连接已经释放，B不会再接收数据，A也不会再发送数据。这个时候只是客户端不再发送数据，但是 B 可能还有未发送完的数据，所以需要等待服务端也主动关闭。
第三次握手： 服务端再提出反方向的关闭请求，服务端进入LAST-ACK状态
第四次握手： 客户端对服务端的请求进行应答，双方向的关闭结束。客户端进入TIME-WAIT状态，该状态会持续2MSL时间，若该时间段内没有B的重发请求的话，就进入CLOSED状态；当服务端收到确认应答后，也便进入CLOSED状态
为什么是四次？
关闭连接时，当Server收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭socket，因为Server端可能还有消息未发出，所有其只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，你的关闭请求我收到了；当Server把所有的报文都发送完以后，Server才能给Client端发送FIN报文关闭连接，Client收到后应答ASK。所以需要四次握手
在四次握手后，Server端先进入TIME_WAIT状态，然后过2MS（最大报文生存时间）才能进入CLOSE状态。为啥？
因为网络是不可靠的，客户端在第四次握手的ACK可能会丢失，所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文
4、TCP 如何保证数据顺序性
TCP是顺序性，是通过协议中的序号来保证，每个包都有一个序号ID，
在建立连接的时候会商定起始 序号ID 是什么，然后按照 序号ID 一个个发送。
5、TCP 如何实现可靠传输?
tcp是通过应答/确认/ACK 以及 重传机制来保证消息可靠传输的。
确认机制
即在消息包发送后，要进行确认，当然，这个确认不是一个一个来的，而是会确认某个之前的 ID，表示都收到了，这种模式成为累计应答或累计确认。
确认是通过报文头里面的确认序号来保证的。
为了记录所有发送的包和接收的包，TCP 需要在发送端和接收端分别来缓存这些记录，发送端的缓存里是按照包的 ID 一个个排列，根据处理的情况分成四个部分
- 发送并且确认的
- 发送尚未确认的
- 没有发送等待发送的
- 没有发送并且暂时不会发送的
重传机制
超时重传：发送端对每一个发送了但是没有 ACK 的包设定一个定时器，超过了一定的时间就重新尝试。这个时间必须大于往返时间，但也不宜过长，否则超时时间变长，访问就变慢了。
如果一个消息包多次超时呢？每当遇到一次超时重传的时候，都会将下一次超时时间间隔设为先前值的两倍。-
快速重传：超时重传的缺点是超时周期可能相对较长，所以还有一个快速重传的机制。即当接收方接收到一个序号大于期望的报文段时，就检测到了数据流之间的间隔，于是发送三个冗余的 ACK，客户端接收到之后，知道数据报丢失，于是重传丢失的报文段。
例如，接收方发现 6、8、9 都接收了，但是 7 没来，所以肯定丢了，于是发送三个 6 的 ACK，要求下一个是 7。客户端接收到三个 6 的 ACK，就会发现 7 的确丢了，不等超时，马上重发。
6、TCP 流量控制 和 拥塞控制
流量控制
流量控制指的是发送端不能无限的往接收端发送数据（UDP就可以），为啥呢？
因为在 TCP 里，接收端在发送 ACK 的时候会带上接收端缓冲区的窗口大小，叫 Advertised window，超过这个窗口，接收端就接收不过来了，发送端就不能发送数据了。这个窗口大概等于上面的第二部分加上第三部分，即 发送未确认 + 未发送可发送。
流量控制是点对点通信量的控制，是一个端到端的问题，主要就是抑制发送端发送数据的速率，以便接收端来得及接收。
tcp接收端缓冲区的大小是可以调试的，见Netty高级功能（五）：IoT百万长连接性能调优
拥塞控制
TCP通过一个定时器（timer）采样了RTT并计算RTO，但是，**如果网络上的延时突然增加，那么，TCP对这个事做出的应对只有重传数据，然而重传会导致网络的负担更重，于是会导致更大的延迟以及更多的丢包，这就导致了恶性循环，最终形成“网络风暴” —— TCP的拥塞控制机制就是用于应对这种情况。 **
拥塞控制的问题，也是通过窗口的大小来控制的，即为了在发送端调节所要发送的数据量，定义了一个“拥塞窗口”（Congestion Window），在发送数据时，将拥塞窗口的大小与接收端ack的窗口大小做比较，取较小者作为发送数据量的上限。
所以拥塞控制是防止过多的数据注入到网络中，可以使网络中的路由器或链路不致过载，是一个全局性的过程。
TCP 拥塞控制主要来避免两种现象，包丢失和超时重传，一旦出现了这些现象说明发送的太快了，要慢一点。
具体的方法就是发送端慢启动，比如倒水，刚开始倒的很慢，渐渐变快。然后设置一个阈值，当超过这个值的时候就要慢下来
7、总结
通过 TCP 连接传输的数据无差错，不丢失，不重复，且按顺序到达。
- TCP 报文头里面的序号能使 TCP 的数据按序到达
- 报文头里面的确认序号能保证不丢包，累计确认及超时重传机制
- TCP 拥有流量控制及拥塞控制的机制
8、OSI七层协议模型的内容
第一层：物理层
第二层：数据链路层 802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY
第三层：网络层 IP、IPX、ARP、APPLETALK、ICMP
第四层：传输层 TCP、UDP、SPX
第五层：会话层 RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP
第六层：表示层 ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、 MIDI、MPEG
第七层：应用层 HTTP,FTP,SNMP等
