什麼是TCP ？

TCP 是連接導向的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通訊協定。

• 面向連接：一定是「一對一」才能連接，不能像UDP 協定可以一個主機同時向多個主機發送訊息，也就是一對多是無法做到的；
• 可靠的：無論的網路連結中出現了怎樣的連結變化，TCP 都可以保證一個封包一定能夠到達接收端；
• 位元組流：用戶訊息透過TCP 協定傳輸時，訊息可能會被作業系統「分組」成多個的TCP 封包，如果接收方的程式如果不知道「訊息的邊界」，是無法讀出一個有效的用戶訊息的。而TCP 報文是「有序的」，當「前一個」TCP 報文沒有收到的時候，即使它先收到了後面的TCP 報文，那麼也不能扔給應用層去處理，同時對「重複”的TCP 報文會自動丟棄。

UDP 和TCP 的差別

1. 連接

• TCP 是連線導向的傳輸層協議，在傳輸資料前要建立連線。
• UDP 是不需要連接，即刻傳輸資料。

2. 服務對象

• TCP 是一對一的兩點服務，即一條連線只有兩個端點。
• UDP 支援一對一、一對多、多對多的互動通信

3. 可靠性

• TCP 是可靠交付資料的，資料可以無錯誤、不遺失、不重複、按需到達。
• UDP 是盡最大努力交付，不保證可靠交付資料。

4. 擁塞控制、流量控制

• TCP 有擁塞控制和流量控制機制，確保資料傳輸的安全性。
• UDP 則沒有，即使網路非常擁擠了，也不會影響UDP 的發送速率。

5. 首部開銷

• TCP 首部長度較長，會有一定的開銷，首部在沒有使用「選項」欄位時是 20 個位元組，如果使用了「選項」欄位則會變長的。
• UDP 首部只有8 個位元組，且是固定不變的，開銷較小。

6. 傳輸方式

• TCP 是串流傳輸，沒有邊界，但保證順序和可靠。
• UDP 是一個包一個包的發送，是有邊界的，但可能會丟包和亂序。

7. 分片不同

• TCP 的資料大小如果大於MSS 大小，則會在傳輸層進行分片，目標主機收到後，也同樣在傳輸層組裝TCP 資料包，如果中途丟失了一個分片，只需要傳輸丟失的這個分片。
• UDP 的資料大小如果大於MTU 大小，則會在IP 層進行分片，目標主機收到後，在IP 層組裝完數據，接著再傳給傳輸層。

TCP 和UDP 應用程式場景：

由於TCP 是面向連接，可確保資料的可靠性交付，因此常用於：

• FTP 檔案傳輸；
• HTTP/HTTPS；

由於UDP 面向無連接，它可以隨時發送數據，再加上UDP本身的處理既簡單又高效，因此經常用於：

• 包總量較少的通信，如 DNS 、SNMP 等；
• 視訊、音訊等多媒體通訊；
• 廣播通訊；

TCP 三次握手和四次揮手

TCP 三次握手和四次揮手也是面試題的熱門考點，它們分別對應TCP 的連接和釋放過程。下面就來簡單認識這兩個過程

TCP 三次握手

在了解具體的流程之前，我們需要先認識幾個概念

• SYN：它的全名是Synchronize Sequence Numbers，同步序號。是TCP/IP 建立連線時所使用的握手訊號。在客戶機和伺服器之間建立TCP 連線時，首先會發送的一個訊號。客戶端在接受到SYN 訊息時，就會在自己的段內產生一個隨機值X。
• SYN-ACK：伺服器收到SYN 後，打開客戶端連接，發送一個SYN-ACK 作為答案。確認號設定為比接收到的序號多一個，即X + 1，伺服器為封包選擇的序號是另一個隨機數Y。
• ACK：Acknowledge character, 確認字符，表示發出的資料已確認接收無誤。最後，客戶端將ACK 傳送給伺服器。序號被設定為所接收的確認值即Y + 1。

如果用現實生活來舉例的話就是

小明- 客戶端小紅- 服務端

• 小明給小紅打電話，接通了後，小明說餵，能聽到嗎，這就等於是連結建立。
• 小紅給小明回應，能聽到，你聽得到我說的話嗎，這就等於是請求回應。
• 小明聽到小紅的回應後，好的，這相當於是連結確認。在這之後小明和小紅就可以通話/交換訊息了。

TCP 四次揮手

在連線終止階段使用四次揮手，連線的每一端都會獨立的終止。下面我們來描述一下這個過程。

• 首先，客戶端應用程式決定要終止連線(這裡服務端也可以選擇斷開連線)。這會使客戶端將FIN 傳送到伺服器，並進入FIN_WAIT_1 狀態。當客戶端處於FIN_WAIT_1 狀態時，它會等待來自伺服器的ACK 回應。
• 然後第二步，當伺服器收到FIN 訊息時，伺服器會立刻向客戶端發送ACK 確認訊息。
• 當客戶端收到伺服器發送的ACK 回應後，客戶端就進入FIN_WAIT_2 狀態，然後等待來自伺服器的FIN 訊息
• 伺服器發送ACK 確認訊息後，一段時間（可以進行關閉後）會發送FIN 訊息給客戶端，告知客戶端可以進行關閉。
• 當客戶端收到從服務端傳送的FIN 訊息時，客戶端就會由FIN_WAIT_2 狀態變成TIME_WAIT 狀態。處於TIME_WAIT 狀態的用戶端允許重新傳送ACK 到伺服器為了防止資訊遺失。客戶端在TIME_WAIT 狀態下花費的時間取決於它的實現，在等待一段時間後，連線關閉，客戶端上所有的資源（包括連接埠號碼和緩衝區資料）都被釋放。

還是可以用上面那通通話的例子來進行描述

• 小明對小紅說，我所有的東西都說完了，我要掛電話了。
• 小紅說，收到，我這邊還有東西沒說。
• 經過若干秒後，小紅也說完了，小紅說，我說完了，現在可以掛斷了
• 小明收到訊息後，又等了若干時間後，就掛斷了電話。