一、预备知识
1.理解源IP地址和目的IP地址
2.认识端口号
◆端口号是一位32位的整数
◆端口号用来标识一个进程，告诉操作系统，当前的这个数据要交给哪一个进程来处理
◆IP地址+端口号能够标识网络上的某一台主机的一个进程
◆一个端口号只能被一个进程占用
3.理解“端口号”和“进程ID”
一个进程可以绑定多个端口号，但是一个端口号不能被多个进程绑定
二、TCP协议vs UDP协议
1.TCP协议
◆传输层协议
◆有连接
◆可靠传输
◆面向字节流
2.UDP协议
◆传输层协议
◆无连接
◆不可靠传输
◆面向数据报，最大不超过64K
三、浅谈UDP
不保证安全，性能比较好
1.UDP协议的特性
◆无连接：知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接
◆不可靠，即没有确认应答机制，没有超时重传机制，没有连接管理机制，如果因为网络故障该段无法发到对方，UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息
◆面向数据报，最大不超过64K，不能够灵活的控制读写数据的次数和数量，应用层交给UDP多长的报文，UDP原样发送，既不会拆分，也不会合并
◆具有接收缓冲区，没有发送缓冲区
2.UDP的使用注意事项
UDP协议首部有一个16位的最大长度，也就是说一个UDP能传输的数据最大长度是64K（包含UDP首部），然而64K在当今的互联网环境下，是一个非常小的数字，如果我们需要传输的数据超过64K，就需要在应用层手动的分包，多次发送，并在接收端手动拼装
四、理解TCP（重点）
即传输控制协议，就是要对数据的传输进行一个详细的控制
1.基础知识
◆源、目的端口号：表示数据是从哪个进程来，到哪个进程去
◆32位序号/32位确认号
◆4位TCP报头长度，表示该TCP头部有多少个bit
◆6位标志位
URG：紧急指针是否有效
ACK：确认号是否有效
PSH：提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走
RST：对方要求重新建立连接，我们把携带RST标识的称为复位报文段
SYN：请求建立连接，我们把携带SYN标识的称为同步报文段
FIN：通知对方，本端要关闭了，我们成携带FIN标识的称为结束报文段
◆16位窗口大小
◆16位校验和
◆16位紧急指针
◆40字节头部选项
*
2.原理
（1）确认应答（ACK）机制
TCP将每个字节的数据都进行了编号，即为序列号，每一个ACK都带有对应的确认序列号，意思是告诉发送者，我已经收到了哪些数据，下一次你从哪里开始发
（2）超时重传机制
系统基于TCP协议实现，动态计算报文的最大生存时间（MSL），超时时间设置为2MSL
作用：超过超时时间表示丢包（发送、接收确认数据报），需要重新发送数据报（系统中发送缓冲区保存有数据，可以重发）
（3）.连接管理机制（重点）
三次握手建立连接四次挥手断开连接
建立连接和关闭连接都是单方向的
经典面试题汇总：
◆表达TCP三次握手的流程/过程
首先，客户端发送一个SYN到服务端，服务端接收到以后返回一个堆这条SYN建立请求的ACK响应，并且发送一个服务端到客户端建立连接的SYN请求合并发送回客户端，客户端接收到以后相当于是客户端到服务端的连接就建立起来了，但这时还没有建立服务端到客户端的连接，客户端还要回复一个ACK的响应，在服务端接收到这个ACK响应以后，服务端到客户端的连接就建立起来了
◆能否四次握手？能否二次握手？
可以超过三次，因为SYN和ACK可以拆开来发送，但不能小于三次
◆表达四次挥手的过程
中断连接端可以是客户端，也可以是服务器端。
第一次挥手：客户端发送一个FIN=M，用来关闭客户端到服务器端的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1状态。意思是说"我客户端没有数据要发给你了"，但是如果你服务器端还有数据没有发送完成，则不必急着关闭连接，可以继续发送数据。
第二次挥手：服务器端收到FIN后，先发送ack=M+1，告诉客户端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息。这个时候客户端就进入FIN_WAIT_2 状态，继续等待服务器端的FIN报文。
第三次挥手：当服务器端确定数据已发送完成，则向客户端发送FIN=N报文，告诉客户端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了。服务器端进入LAST_ACK状态。
第四次挥手：客户端收到FIN=N报文后，就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕服务器端不知道要关闭，所以发送ack=N+1后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。服务器端收到ACK后，就知道可以断开连接了。客户端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明服务器端已正常关闭，那好，我客户端也可以关闭连接了。最终完成了四次握手。
◆能否三次挥手？能否五次挥手？
不能三次挥手，可以五次挥手
第二次ACK是系统内核实现的ACK响应，而FIN是用户程序手动关闭，目的是让用户程序在关闭连接前处理需要的任务（如释放资源）
◆为什么TIME_WAIT的时间是2MSL
返回的ACK传输时间+服务端重新发送FIN的传输时间
发送端、接收端：单次数据发送时，存在发送端发送数据到接收端，在多次数据发送时，双方可以是发送端，又可以是接收端
◆CLOSE_WAIT状态
服务端程序没有调用close方法，导致出现大量的连接处于CLOSE_WAIT状态，代表半关闭，是一种bug
◆在第三次数据传输，服务端发送FIN请求到客户端，客户端处于TIME_WAIT状态，为什么不能设置为CLOSED状态？
第四次ACK响应报文可能丢包，导致服务端无法关闭连接，需要服务端重新发送FIN请求，所以客户端必须等待最大超时时间（2MSL）
（4）滑动窗口：处于发送端
窗口的大小指的是无需等待确认应答而可以继续发送数据的最大值，ACK响应报文中，携带下一个信号是多少，表示在此之前的所有数据都已经接收到
窗口的滑动：依赖ACK响应报文中的下一个序号来进行滑动，而下一个序号是多少，又依赖接收到的连续报文的最大序号
操作系统内核为了维护这个滑动窗口，需要开辟发送缓冲区来记录当前还有哪些数据没有应答，只有确认应答过的数据，才能从缓冲区删掉
（5）流量控制
接收端：通过TCP协议头中的“窗口大小”字段，告诉发送端，发送数据的大小
目的：接收端能力有限，为了防止接收缓冲区被打满，再接收数据就会直接被丢弃，使用窗口大小可以告诉发送端发送数据的大小
（6）拥塞控制
因为网络上有很多的计算机。可能当前的网络状态就已经比较拥塞，在不清楚当前网络状态下，贸然发送大量的数据，是很有可能引起雪上加霜的，TCP引入慢启动机制，先发少量的数据，探探路，摸清当前的网络拥堵状态，再决定按照多大的速度传输数据
原理：拥塞窗口初始值为1，以慢启动指数级增长的方式，达到一定阈值，转变为线性增长的方式
（7）延迟应答机制
原理：接收到多个数据报时，不针对每条数据报响应ACK，而是延迟一定时间，这样接收缓冲区很快被处理，可用空间就更大，返回的窗口大小字段就可以设置的更大，使网络吞吐量更大，传输效率更高
延迟依据：数量、时间都是由系统决定
（8）捎带应答
在延迟应答的基础上, 我们发现, 很多情况下, 客户端服务器在应用层也是 “一发一收” 的. 意味着客户端给服务器说了
“How are you”, 服务器也会给客户端回一个 “Fine, thank you”;
那么这个时候ACK就可以搭顺风车, 和服务器回应的 "Fine, thank you"一起回给客户端
（9）粘包问题
如何避免：明确两个包之间的边界（实现应用层用户程序中使用的协议来进行数据的解析/格式）
UDP不存在此问题
3.TCP安全机制
◆确认应答机制
◆超时重传机制
◆连接管理机制
◆流量控制
◆拥塞控制
4.TCP性能机制
◆滑动窗口
◆延迟应答
◆捎带应答
五、场景分析
◆TCP用于可靠传输的情况，应用于文件传输，重要状态更新等场景
◆UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域，例如：早起的QQ、视频传输等，另外UDP可以用于广播
总而言之，TCP和UDP都是程序猿的工具，什么时机用，具体怎么用，还是要根据具体的需求场景去判定