TCP/IP/UDP

IP

IP：把数据包送达目的主机，网际协议（Internet Protocol，简称IP）

数据传输需要使用 IP 协议，通过互联网的在线设备的 IP 地址进行设备间的数据传输，访问任何网站实际上只是你的计算机向另一台计算机请求信息。

如果想要把一个数据包从 主机A 发送给 主机B ，数据包中应当包含 主机A 和 主机B 的 IP 地址，这样才能做到正确寻址，这些信息会被装进一个叫 IP头 的数据结构里。IP头 是 IP 数据包开头的信息，包含 IP 版本、源 IP 地址、目标 IP 地址、生存时间等信息。

UDP

UDP：把数据包送达应用程序，用户数据包协议（User Datagram Protocol）

IP 是非常底层的协议，只负责把数据包传送到对方电脑，但是对方电脑并不知道把数据包交给哪个程序，是交给浏览器还是交给王者荣耀？因此，需要基于 IP 之上开发能和应用打交道的协议，最常见的是“用户数据包协议（User Datagram Protocol）”，简称 UDP 。

UDP 中一个最重要的信息是端口号，端口号其实就是一个数字，每个想访问网络的程序都需要绑定一个端口号。通过端口号 UDP 就能把指定的数据包发送给指定的程序了，所以IP通过 IP 地址信息把数据包发送给指定的电脑，而 UDP 通过 端口号 把数据包分发给正确的程序。和 IP 头一样，端口号会被装进 UDP头 里面， UDP头 再和原始数据包合并组成新的 UDP数据包。UDP头 中除了 目的端口，还有 源端口号 等信息

TCP

TCP：（Transmission Control Protocol，传输控制协议）

对于浏览器请求，或者邮件这类要求数据传输可靠性（reliability）的应用，如果使用 UDP 来传输会存在两个问题：

• 数据包在传输过程中容易丢失；
• 大文件会被拆分成很多小的数据包来传输，这些小的数据包会经过不同的路由，并在不同的时间到达接收端，而 UDP 协议并不知道如何组装这些数据包，从而把这些数据包还原成完整的文件。

基于这两个问题，我们引入 TCP 了。TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。相对于 UDP ， TCP 有下面两个特点:

• 对于数据包丢失的情况， TCP 提供重传机制；
• TCP 引入了数据包排序机制，用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件。

和 UDP头 一样， TCP头 除了包含了 目标端口 和 本机端口号 外，还提供了用于 排序 的 序列号，以便接收端通过 序号 来重排数据包。

一个完整的 TCP 连接的生命周期包括 建立连接 、 传输数据 和 断开连接 三个阶段。

• 首先，建立连接阶段。这个阶段是通过 三次握手 来建立客户端和服务器之间的连接。 · 提供面向连接的通信传输。面向连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准备工作。所谓 三次握手，是指在建立一个 TCP 连接时，客户端和服务器总共要发送 三个数据包 以确认连接的建立。
• 其次，传输数据阶段。在该阶段，接收端需要对每个数据包进行确认操作，也就是接收端在接收到数据包之后，需要发送确认数据包给发送端。所以当发送端发送了一个数据包之后，在规定时间内没有接收到接收端反馈的确认消息，则判断为数据包丢失，并触发发送端的重发机制。同样，一个大的文件在传输过程中会被拆分成很多小的数据包，这些数据包到达接收端后，接收端会按照 TCP头 中的序号为其 排序 ，从而保证组成完整的数据。
• 最后，断开连接阶段。数据传输完毕之后，就要终止连接了，涉及到最后一个阶段 四次挥手 来保证双方都能断开连接。

到这里你应该就明白了， TCP 为了保证数据传输的可靠性，牺牲了数据包的传输速度，因为 三次握手 和 数据包校验机制 等把传输过程中的数据包的数量提高了一倍。

TCP/IP 总结

• 互联网中的数据是通过数据包来传输的，数据包在传输过程中容易丢失或出错。
• IP 负责把数据包送达目的主机。
• UDP 负责把数据包送达具体应用。
• 而 TCP 保证了数据完整地传输，它的连接可分为三个阶段：建立连接、传输数据 和 断开连接。
• 其实了解 TCP 协议，是为了全方位了解 HTTP ，包括其实际功能和局限性，之后才会更加深刻地理解为什么要推出 HTTP/2 ，以及为什么要推出 QUIC 协议，也就是未来的 HTTP/3 。