TCP/IP五層網絡結構模型
物理層：物理層建立在物理通信介質的基礎上，作為系統和通信介質的接口，用來實現數據鏈路實體間透明的比特 (bit) 流傳輸。只有該層為真實物理通信，其它各層為虛擬通信
數據鏈路層:在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進行各電路上的動作系列。數據的單位稱為幀（frame）
網絡層：選擇合適的路由，使數據分組（packet）可以交付到目的主機
傳輸層：負責主機中進程間的通信
應用層：直接為用戶的應用程序提供服務
UDP詳解
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用戶數據報協議（英語：User Datagram Protocol，縮寫為UDP），又稱使用者資料包協定，是一個簡單的面向數據報的傳輸層協議，正式規范為RFC 768。
在TCP/IP模型中，UDP為網絡層以上和應用層以下提供了一個簡單的接口。UDP只提供數據的不可靠傳遞，它一旦把應用程序發給網絡層的數據發送出去，就不保留數據備份（所以UDP有時候也被認為是不可靠的數據報協議）。UDP在IP數據報的頭部僅僅加入了復用和數據校驗（字段）。
UDP的優點
- 無需建立連接（減少延遲）
- 實現簡單：無需維護連接狀態
- 頭部開銷小（最小值為8byte）
- 沒有擁塞控制：應用可以更好的控制發送時間和發送速率
UDP頭部：
UDP的頭部是由源端口號、目標端口號、包長和校驗4個部分組成，其中兩個是可選的。各16bit的來源端口和目的端口用來標記發送和接受的應用進程。因為UDP不需要應答，所以來源端口是可選的，如果來源端口不用，那么置為零。在目的端口后面是長度固定的以字節為單位的長度域，用來指定UDP數據報包括數據部分的長度，長度最小值為8byte。首部剩下地16bit是用來對首部和數據部分一起做校驗和（Checksum）的，checksum主要是用來檢測UDP段在傳輸中是否發生了錯誤。還有就是，校驗和計算中也需要計算UDP偽頭部，偽頭部包含IP頭部的一些字段。我們剛才介紹了識別一個通信需要5項信息，而UDP頭部只有端口號，余下的三項在IP頭部，所以引入了偽頭部的概念。（IPv6的IP頭部沒有校驗和字段）
基于UDP協議的有：
- 域名系統（DNS）
- 簡單網絡管理協議（SNMP）
- 動態主機配置協議（DHCP）
- 路由信息協議（RIP）
- 自舉協議（BOOTP）
- 簡單文件傳輸協議（TFTP）
TCP詳解
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傳輸控制協議（英語：Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議，由IETF的RFC 793定義。
在因特網協議族（Internet protocol suite）中，TCP層是位于IP層之上，應用層之下的中間層。不同主機的應用層之間經常需要可靠的、像管道一樣的連接，但是IP層不提供這樣的流機制，而是提供不可靠的包交換。
應用層向TCP層發送用于網間傳輸的、用8位字節表示的數據流，然后TCP把數據流分區成適當長度的報文段（通常受該計算機連接的網絡的數據鏈路層的最大傳輸單元（MTU）的限制）。之后TCP把結果包傳給IP層，由它來通過網絡將包傳送給接收端實體的TCP層。TCP為了保證不發生丟包，就給每個包一個序號，同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然后接收端實體對已成功收到的包發回一個相應的確認（ACK）；如果發送端實體在合理的往返時延（RTT）內未收到確認，那么對應的數據包就被假設為已丟失將會被進行重傳。TCP用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤；在發送和接收時都要計算校驗和
三次握手
TCP用三路握手（three-way handshake）過程創建一個連接。在連接創建過程中，很多參數要被初始化，例如序號被初始化以保證按序傳輸和連接的強壯性。
- 客戶端通過向服務器端發送一個SYN來創建一個主動打開，作為三路握手的一部分。客戶端把這段連接的序號設定為隨機數A。
- 服務器端應當為一個合法的SYN回送一個SYN/ACK。ACK的確認碼應為A+1，SYN/ACK包本身又有一個隨機序號B。
- 最后，客戶端再發送一個ACK。當服務端受到這個ACK的時候，就完成了三路握手，并進入了連接創建狀態。此時包序號被設定為收到的確認號A+1，而響應則為B+1。
TCP狀態編碼
下表為TCP狀態碼列表，以S指代服務器，C指代客戶端，S&C表示兩者，S/C表示兩者之一：[1]
- LISTEN S
等待從任意遠程TCP端口的連接請求。偵聽狀態。 - SYN-SENT C
在發送連接請求后等待匹配的連接請求。通過connect()函數向服務器發出一個同步（SYNC）信號后進入此狀態。 - SYN-RECEIVED S
已經收到并發送同步（SYNC）信號之后等待確認（ACK）請求。 - ESTABLISHED S&C
連接已經打開，收到的數據可以發送給用戶。數據傳輸步驟的正常情況。此時連接兩端是平等的。 - FIN-WAIT-1 S&C
主動關閉端調用close（）函數發出FIN請求包，表示本方的數據發送全部結束，等待TCP連接另一端的確認包或FIN請求包。 - FIN-WAIT-2 S&C
主動關閉端在FIN-WAIT-1狀態下收到確認包，進入等待遠程TCP的連接終止請求的半關閉狀態。這時可以接收數據，但不再發送數據。 - CLOSE-WAIT S&C
被動關閉端接到FIN后，就發出ACK以回應FIN請求，并進入等待本地用戶的連接終止請求的半關閉狀態。這時可以發送數據，但不再接收數據。 - CLOSING S&C
在發出FIN后，又收到對方發來的FIN后，進入等待對方對連接終止（FIN）的確認（ACK）的狀態。少見。 - LAST-ACK S&C
被動關閉端全部數據發送完成之后，向主動關閉端發送FIN，進入等待確認包的狀態。 - TIME-WAIT S/C
主動關閉端接收到FIN后，就發送ACK包，等待足夠時間以確保被動關閉端收到了終止請求的確認包。【按照RFC 793，一個連接可以在TIME-WAIT保證最大四分鐘，即最大分段壽命（maximum segment lifetime）的2倍】 - CLOSED S&C
完全沒有連接。
基于TCP實現的協議有
- HTTP/HTTPS，
- Telnet
- FTP
- SMTP
TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User DataGram Protocol)的區別
下面我們主要從連接性(Connectivity)、可靠性(Reliability)、有序性(Ordering)、有界性(Boundary)、擁塞控制(Congestion or Flow control)、傳輸速度(Speed)、量級(Heavy/Light weight)、頭部大小(Header size)等8個方面來對比它們：
- TCP是面向連接(Connection oriented)的協議，UDP是無連接(Connection less)協議；
TCP用三次握手建立連接：1) Client向server發送SYN；2) Server接收到SYN，回復Client一個SYN-ACK；3) Client接收到SYN_ACK，回復Server一個ACK。到此，連接建成。UDP發送數據前不需要建立連接。 - TCP可靠，UDP不可靠；TCP丟包會自動重傳，UDP不會。
- TCP有序，UDP無序；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。
- TCP無界，UDP有界；TCP通過字節流傳輸，UDP中每一個包都是單獨的。
- TCP有流量控制（擁塞控制），UDP沒有；主要靠三次握手實現。
- TCP傳輸慢，UDP傳輸快；因為TCP需要建立連接、保證可靠性和有序性，所以比較耗時。這就是為什么視頻流、廣播電視、在線多媒體游戲等選擇使用UDP。
- TCP是重量級的，UDP是輕量級的；TCP要建立連接、保證可靠性和有序性，就會傳輸更多的信息，如TCP的包頭比較大。
- TCP的頭部比UDP大；TCP頭部需要20字節，UDP頭部只要8個字節
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