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(duì)一連接，不能像 UDP 協(xié)議可以一個(gè)主機(jī)同時(shí)向多個(gè)主機(jī)發(fā)送消息

可靠的：無(wú)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(gè)報(bào)文一定能夠到達(dá)接收端；

基于字節(jié)流的：TCP 協(xié)議在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，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(huì)保留消息邊界，它只是負(fù)責(zé)將字節(jié)流從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?。不?huì)保留發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)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(gè)段，也可能將多個(gè)消息合并成一個(gè)段發(fā)送。接收方需要根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議來(lái)識(shí)別和重組消息。

TCP格式：

源端口號(hào)和目的端口號(hào)：與源ip地址和目的ip地址構(gòu)成四元組

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

確認(rèn)應(yīng)答號(hào)：TCP協(xié)議中用于確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性的一種機(jī)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(hào)。當(dāng)發(fā)送端收到接收端發(fā)來(lái)的確認(rèn)應(yīng)答后，可以認(rèn)為所有在這個(gè)序號(hào)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(dāng)RST位設(shè)置為1時(shí)，表示TCP連接中出現(xiàn)異常，需要強(qiáng)制斷開連接。

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

FIN: 當(dāng)FIN位設(shè)置為1時(shí)，表示發(fā)送端已經(jīng)完成數(shù)據(jù)發(fā)送，希望斷開當(dāng)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(lái)關(guān)閉連接。FIN位用于優(yōu)雅地結(jié)束一個(gè)TCP會(huì)話。

首部長(zhǎng)度：因?yàn)檫x項(xiàng)是可變長(zhǎng)，所以要記錄首部長(zhǎng)度。udp首部長(zhǎng)度固定8個(gè)字節(jié)，無(wú)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?yàn)?TCP 是一個(gè)工作在傳輸層的可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)，它能確保接收端接收的網(wǎng)絡(luò)包是無(wú)損壞、無(wú)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(hù)的某些狀態(tài)信息，這些信息的組合，包括Socket、序列號(hào)和窗口大小稱為連接。

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

對(duì)于服務(wù)端來(lái)說(shuō)，目的 IP 地址是固定的（即服務(wù)端的 IP 地址），目的端口號(hào)也是固定的（即服務(wù)端監(jiān)聽的端口）。因此，變量是源 IP 地址和源端口號(hào)。

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

一個(gè)端口號(hào)由 16 位組成，因此可能的端口號(hào)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(gè)TCP連接在Linux系統(tǒng)中都被視為一個(gè)文件，因此受到文件描述符的限制。存在三種級(jí)別的限制：

系統(tǒng)級(jí)：整個(gè)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(lái)獲取。

用戶級(jí)：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(lái)獲取。

進(jìn)程級(jí)：單個(gè)進(jìn)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(lái)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(huì)導(dǎo)致 "Out of Memory"（OOM）錯(cuò)誤。每個(gè)TCP連接都需要占用一定的內(nèi)存資源。

簡(jiǎn)潔的UDP:

UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，User Datagram Protocol）是一種無(wú)連接的、簡(jiǎn)單的傳輸層協(xié)議。頭部只有8個(gè)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(wú)連接，可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。

2. 服務(wù)對(duì)象：

   • TCP提供一對(duì)一的通信服務(wù)。
   • UDP支持多種通信模式，包括一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多。

3. 可靠性：

   • TCP提供可靠交付，確保數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)、不丟失、不重復(fù)、按序到達(dá)。
   • 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(jī)制。
   • UDP沒有這些機(jī)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(zhǎng)，通常至少20字節(jié)，可能更長(zhǎng)如果包含選項(xiàng)。
   • 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(wú)邊界，保證數(shù)據(jù)順序和可靠性。
   • UDP基于數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸，有邊界，可能會(huì)丟包和亂序。

7. 分片：

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

TCP和UDP的應(yīng)用場(chǎng)景：

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大小：

TCP數(shù)據(jù)長(zhǎng)度=IP總長(zhǎng)度-IP首部長(zhǎng)度-TCP首部長(zhǎng)度

TCP和UDP可以共用端口號(hào)嗎？

?????????? 在數(shù)據(jù)鏈路層中，通過 MAC地址來(lái)尋找局域網(wǎng)中的主機(jī)。在網(wǎng)際層中，通過IP 地址來(lái)尋找網(wǎng)絡(luò)中互連的主機(jī)或路由器。在傳輸層中，需要通過端口進(jìn)行尋址，來(lái)識(shí)別同一計(jì)算機(jī)中同時(shí)通信的不同應(yīng)用程序。
所以，傳輸層的「端口號(hào)」的作用，是為了區(qū)分同一個(gè)主機(jī)上不同應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)包。
傳輸層有兩個(gè)傳輸協(xié)議分別是 TCP 和 UDP，在內(nèi)核中是兩個(gè)完全獨(dú)立的軟件模塊。
當(dāng)主機(jī)收到數(shù)據(jù)包后，可以在 IP 包頭的「協(xié)議號(hào)」字段知道該數(shù)據(jù)包是 TCP/UDP，所以可以根據(jù)這個(gè)信息確定送給哪個(gè)模塊(TCP/UDP)處理，送給 TCP/UDP 模塊的報(bào)文根據(jù)「端口號(hào)」確定送給哪個(gè)應(yīng)用程序處理。

• TCP：

  適用于需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，如：遠(yuǎn)程登錄（SSH/Telnet），郵件傳輸（SMTP），文件傳輸（FTP），Web瀏覽（HTTP）

• UDP：

  適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用，如：某些類型的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工具，DNS查詢，在線游戲，實(shí)時(shí)視頻和音頻傳輸（流媒體）