C#Socket編程詳解（一）TCP與UDP簡介

一、TCP與UDP（轉載）

1、TCP

1.1 定義

TCP（TransmissionControl Protocol）傳輸控制協議。

是一種可靠的、面向連接的協議（eg:打電話）、傳輸效率低全雙工通信（發送緩存&接收緩存）、面向字節流。使用TCP的應用：Web瀏覽器；電子郵件、文件傳輸程序。

1.2 特性

1.2.1．是面向連接的協議

也就是說，在收發數據前，必須和對方建立可靠的連接。一個TCP連接必須要經過三次“對話”才能建立起來。接收雙方獨占一個通道。

1.2.2．面向字節流

TCP將應用程序看成是一連串的無結構的字節流。每個TCP套接口有一個發送緩沖區，如果字節流太長時，TCP會將其拆分進行發送。當字節流太短時，TCP會等待緩沖區中的字節流達到一定程度時再構成報文發送出去，TCP發給對方的數據，對方在收到數據時必須給矛確認，只有在收到對方的確認時，本方TCP才會把TCP發送緩沖區中的數據刪除。

1.2.3．3次握手建立連接，4次握手釋放連接

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ACK：TCP報頭的控制位之一，表示確認號是否有效。只有當ACK=1時，確認號才有效，當ACK=0時，確認號無效，這時會要求重傳數據，保證數據的完整性。

確認號：用它來告訴發送端發送過來的序列號之前的數據段都收到了。比如，確認號為X，則表示前X-1個數據段都收到了。

SYN：同步序列號，TCP建立連接時將這個位置1。

FIN：發送端完成發送任務位，當TCP完成數據傳輸需要斷開時，提出斷開連接的一方將這位置1。

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?TCP建立連接三次握手過程

1、主機A通過向主機B發送一個含有同步序列號的標志位的數據段給主機B ，向主機B 請求建立連接，通過這個數據段，主機A告訴主機B 兩件事：我想要和你通信；你可以用哪個序列號作為起始數據段來回應我。

2、主機B 收到主機A的請求后，用一個帶有確認應答(ACK)和同步序列號(SYN)標志位的數據段響應主機A，也告訴主機A兩件事：我已經收到你的請求了，你可以傳輸數據了；你要用哪個序列號作為起始數據段來回應我。

3、主機A收到這個數據段后，再發送一個確認應答，確認已收到主機B 的數據段：我已收到回復，我現在要開始傳輸實際數據了。

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2、UDP

2.1 定義

UDP（User DatagramProtocol）用戶數據報協議

不可靠的、無連接的服務，傳輸效率高（發送前時延小），一對一、一對多、多對一、多對多、面向報文，盡最大努力服務，無擁塞控制。使用UDP的應用：域名系統 (DNS)；視頻流；IP語音(VoIP)。

2.2 特性

2.2.1．無連接的服務

UDP是一個非連接的協議，傳輸數據之前源端和終端不建立連接，雙方沒有專有的通信通道。當發送端想傳送數據時就簡單地把數據扔到網絡上，并不能保證他們能到達目的地。接收端由于沒有與發送端建立專用的通信通道，因此接收數據時并不能確定是有誰發來的數據。

2.2.2．面向報文??????

發送方的UDP對應用程序交下來的報文，在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報文的邊界。也就是說應用層交給UDP多長的報文，UDP就照樣發送，即一次發送一個報文。

不同于TCP有緩存機制。TCP是將發送的數據都看成字節流，根據字節流在緩沖區存儲的大小來決定是否發送，一次發送的信息不一定是整個報文。

使用UDP發送信息，應用程序必須選擇合適大小的報文。若報文太長，則IP層需要分片，降低效率。若太短，會是IP太小。

3、TCP與UDP的對比

3.1、基本區別

1、TCP面向連接（如打電話要先撥號建立連接）。UDP是無連接的，即發送數據之前不需要建立連接。

2、對系統資源的要求（TCP較多，UDP少）。TCP需要建立專用的通信通道，還需要校驗數據等，因此需求的系統資源較大。

3、TCP保證數據正確性，TCP丟包會自動重傳，UDP可能丟包，丟包后不會自動重傳。TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道，UDP則是不可靠信道。

4、TCP保證數據傳輸有序，UDP不保證。

??? 消息在傳輸過程中可能會亂序，后發送的消息可能會先到達，TCP會對其進行重排序，UDP不會。

4、TCP面向字節流，實際上是TCP把數據看成一連串無結構的字節流。UDP是面向報文的

5、UDP沒有擁塞控制，因此網絡出現擁塞不會使源主機的發送速率降低（對實時應用很有用，如IP電話，實時視頻會議等）

6、每一條TCP連接只能是點到點的。UDP支持一對一，一對多，多對一和多對多的交互通信。

7、TCP首部開銷20字節。UDP的首部開銷小，只有8個字節

3.2、編程中的區別

從程序實現的角度來看，可以用下圖來進行描述。

TCP編程的服務器端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函數socket()。

　　2、設置socket屬性。

　　3、綁定本機的IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind()。

　　4、開啟監聽，用函數listen()。

? ? ? 5、接收客戶端上來的連接，用函數accept()。

? ? ? 6、通過accept()返回相應客戶端的socket建立專用的通信通道。

　　7、收發數據，用函數send()和recv()，或者read()和write()。

　　8、關閉網絡連接。

　　9、關閉監聽。

TCP編程的客戶端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函數socket()。

　　2、設置socket屬性。　

　　3、設置要連接的對方的IP地址和端口等屬性。

　　4、連接服務器，用函數connect()。

　　5、收發數據，用函數send()和recv()，或者read()和write()。

　　6、關閉網絡連接。　　

UDP編程的服務器端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函數socket()。

　　2、設置socket屬性。

　　3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind()。

　　4、循環接收數據，用函數recvfrom()。

　　5、關閉網絡連接。

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UDP編程的客戶端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函數socket()。

　　2、設置socket屬性。　　

　　4、設置對方的IP地址和端口等屬性。

　　5、發送數據，用函數sendto()。

　　6、關閉網絡連接。?

?

3.3、TCP/UDP應用場景

什么時候應該使用TCP：

當對網絡通訊質量有要求的時候，比如：整個數據要準確無誤的傳遞給對方，這往往用于一些要求可靠的應用，比如HTTP、HTTPS、FTP等傳輸文件的協議，POP、SMTP等郵件傳輸的協議。?
在日常生活中，常見使用TCP協議的應用如下：

瀏覽器，用的HTTP

FlashFXP，用的FTP

Outlook，用的POP、SMTP

Putty，用的Telnet、SSH

QQ文件傳輸

…………

那么什么時候應該使用UDP：

當對網絡通訊質量要求不高的時候，要求網絡通訊速度能盡量的快，這時就可以使用UDP。?
比如，日常生活中，常見使用UDP協議的應用如下：

QQ語音

QQ視頻

TFTP

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