一、功能
首先，tcp和udp都工作在传输层，用来在程序之间传输数据。数据一般包括：文件类型、文章类型、jpg图片等。
二、差异
TCP是基于连接的，而UDP是无连接的。
Tcp传输数据稳定可靠，适用于对网络通信质量要求较高的场景，需要准确传输给对方，比如传输文件、发送邮件、浏览网页等。
udp的优势是速度快，但可能会造成丢包，所以适用于实时性要求高但丢包不太多的场景。比如：域名查询、语音通话、文章文章等。udp另一个很重要的应用场景是隧道网络，比如VXLAN。
以人与人之间的通信为例：UDP协议相当于给对方写了一封信。信发出后，你无法知道对方是否收到了信，信的内容是否完整，也无法得到及时的反馈。TCP协议就像电话沟通一样，可以在这一系列的过程中得到及时的反馈，保证对方及时收到。如下图：
三、 TCP通信的过程：
tcp是如何保证上述过程的？
分为三步：三次握手，传输确认，四波。三次握手是建立连接的过程。
四、三次握手：
当客户端发起到服务器的连接时，它将首先发送一个连接请求数据包。去问问有没有可能和你建立联系。这种数据包称为SYN包。如果对等体同意连接，它将回复一个SYN ACK数据包。客户端收到后，会发送一个ACK包，连接就建立了。因为在这个过程中三个数据包相互发送，所以称为三次握手。
为什么是三次握手而不是两次握手？
这是为了防止，因为无效的请求消息突然传输到服务器，造成错误。这是什么意思？
假设通过两次握手建立了连接，客户端向服务器发送一个syn包来请求连接。由于一些未知的原因，没有到达服务器，中间滞留了一个网络节点。为了建立连接，客户端将重新发送syn数据包。这一次数据包正常投递，服务器发送syn ack后建立连接。
然而，被第一个数据包阻断的网络突然恢复了，第一个syn包被发送到服务器。此时服务器会认为客户端发起了新的连接，从而在两次握手后进入等待数据的状态。服务器认为是两个连接，而客户端认为是一个连接，导致状态不一致。如果服务器在三次握手中没有收到最后一个ack包，自然不会认为连接已经建立成功。
所以三次握手本质上是解决网络通道不可靠的问题。为了在不可靠的信道上建立可靠的连接，经过三次握手后，客户端和服务器都进入了数据传输的状态。
五、数据传输
数据传输：
一个数据分组可以被分成多个分组并被发送。如何处理丢包的问题？这些数据包以不同的顺序到达。如何处理无序的问题？
为了解决这些问题，tcp协议为每个连接建立一个发送缓冲区。由于链路建立后第一个字节的序列号为0，所以每个字节的序列号都会增加1。发送数据时，从数据缓冲区中取出一部分数据形成发送消息，该消息会在tcp协议头中附带序列号和长度。接收到数据后，接收端需要回复确认消息，确认消息中的ack等于接受的序列号加上长度。即下一次分组数据传输的起始序列号。在这种问答式传输模式下，发送方可以确认传输的数据已经被对方收到，发送方也可以一次连续发送多包数据，接收方只需要回复一次ack即可。如图所示：
六、四波：
处于连接状态的客户端和服务器都可以发起关闭连接的请求，关闭连接需要4个waves。假设客户端主动发起关闭连接请求，他向服务器发送一个FIN包表示要关闭连接，他进入终止等待1填充。服务器接收FIN包，发送ACK包表示自己已经进入关闭等待状态，客户端进入终止等待2状态。这是第二波，此时服务器仍然可以发送未发送的数据，客户端也可以接受数据。服务器发送完数据后，发送一包FIN包，最后进入确认状态。这是第三波。客户端收到ACK包后，恢复超时等待状态，超时后关闭连接。服务器收到ACK包后，会立即关闭连接。这是第四波。
为什么客户端等待超时？这是为了确保对方已经收到ack包，因为假设客户端在发送最后一个ack包后释放连接。一旦ACK包在网络中丢失，服务器将停留在最终确认状态。如果等待一段时间，服务器会因为没有收到ACK包而重新发送FIN包，客户端会响应这个FIN包重新发送ACK包并刷新超时。这种机制与三次握手的机制相同。而且在不可靠的网络链路中确保可靠的断开确认。
七、UDP协议
Udp:首先，udp协议是无连接的。发送数据只是封装一个简单的数据包，然后从网卡发送出去。数据包之间没有状态连接。由于这种简单的处理方式，udp的性能损失非常小，cpu和内存资源也远不如tcp。但是udp不能保证网络传输过程中的丢包，所以udp在传输稳定性上弱于tcp。
所以tcp和udp的主要区别在于，tcp传输的数据稳定可靠，适用于对网络通信质量要求较高，需要准确传输给对方的场景。比如传输文件，发邮件，浏览网页等。udp的优点是速度快，但可能会造成丢包，所以适用于实时性要求高但丢包不太多的场景。比如：域名查询、语音通话、文章文章等。
udp另一个很重要的应用场景是隧道网络，比如VXLAN。
审计郭婷
