什么是 TCP ？
TCP 是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
- 面向连接：一定是「一对一」才能连接，不能像 UDP 协议可以一个主机同时向多个主机发送消息，也就是一对多是无法做到的；
- 可靠的：无论的网络链路中出现了怎样的链路变化，TCP 都可以保证一个报文一定能够到达接收端；
- 字节流：用户消息通过 TCP 协议传输时，消息可能会被操作系统「分组」成多个的 TCP 报文，如果接收方的程序如果不知道「消息的边界」，是无法读出一个有效的用户消息的。并且 TCP 报文是「有序的」，当「前一个」TCP 报文没有收到的时候，即使它先收到了后面的 TCP 报文，那么也不能扔给应用层去处理，同时对「重复」的 TCP 报文会自动丢弃。
UDP 和 TCP 的区别
1. 连接
- TCP 是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接。
- UDP 是不需要连接，即刻传输数据。
2. 服务对象
- TCP 是一对一的两点服务，即一条连接只有两个端点。
- UDP 支持一对一、一对多、多对多的交互通信
3. 可靠性
- TCP 是可靠交付数据的，数据可以无差错、不丢失、不重复、按需到达。
- UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。
4. 拥塞控制、流量控制
- TCP 有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性。
- UDP 则没有，即使网络非常拥堵了，也不会影响 UDP 的发送速率。
5. 首部开销
- TCP 首部长度较长，会有一定的开销，首部在没有使用「选项」字段时是 20 个字节，如果使用了「选项」字段则会变长的。
- UDP 首部只有 8 个字节，并且是固定不变的，开销较小。
6. 传输方式
- TCP 是流式传输，没有边界，但保证顺序和可靠。
- UDP 是一个包一个包的发送，是有边界的，但可能会丢包和乱序。
7. 分片不同
- TCP 的数据大小如果大于 MSS 大小，则会在传输层进行分片，目标主机收到后，也同样在传输层组装 TCP 数据包，如果中途丢失了一个分片，只需要传输丢失的这个分片。
- UDP 的数据大小如果大于 MTU 大小，则会在 IP 层进行分片，目标主机收到后，在 IP 层组装完数据，接着再传给传输层。
TCP 和 UDP 应用场景：
由于 TCP 是面向连接，能保证数据的可靠性交付，因此经常用于：
- FTP 文件传输；
- HTTP / HTTPS；
由于 UDP 面向无连接，它可以随时发送数据，再加上UDP本身的处理既简单又高效，因此经常用于：
- 包总量较少的通信，如 DNS 、SNMP 等；
- 视频、音频等多媒体通信；
- 广播通信；
TCP 三次握手和四次挥手
TCP 三次握手和四次挥手也是面试题的热门考点，它们分别对应 TCP 的连接和释放过程。下面就来简单认识一下这两个过程
TCP 三次握手
在了解具体的流程前，我们需要先认识几个概念
- SYN：它的全称是 Synchronize Sequence Numbers，同步序列编号。是 TCP/IP 建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立 TCP 连接时，首先会发送的一个信号。客户端在接受到 SYN 消息时，就会在自己的段内生成一个随机值 X。
- SYN-ACK：服务器收到 SYN 后，打开客户端连接，发送一个 SYN-ACK 作为答复。确认号设置为比接收到的序列号多一个，即 X + 1，服务器为数据包选择的序列号是另一个随机数 Y。
- ACK：Acknowledge character, 确认字符，表示发来的数据已确认接收无误。最后，客户端将 ACK 发送给服务器。序列号被设置为所接收的确认值即 Y + 1。
如果用现实生活来举例的话就是
小明 - 客户端 小红 - 服务端
- 小明给小红打电话，接通了后，小明说喂，能听到吗，这就相当于是连接建立。
- 小红给小明回应，能听到，你能听到我说的话吗，这就相当于是请求响应。
- 小明听到小红的回应后，好的，这相当于是连接确认。在这之后小明和小红就可以通话/交换信息了。
TCP 四次挥手
在连接终止阶段使用四次挥手，连接的每一端都会独立的终止。下面我们来描述一下这个过程。
- 首先，客户端应用程序决定要终止连接(这里服务端也可以选择断开连接)。这会使客户端将 FIN 发送到服务器，并进入 FIN_WAIT_1 状态。当客户端处于 FIN_WAIT_1 状态时，它会等待来自服务器的 ACK 响应。
- 然后第二步，当服务器收到 FIN 消息时，服务器会立刻向客户端发送 ACK 确认消息。
- 当客户端收到服务器发送的 ACK 响应后，客户端就进入 FIN_WAIT_2 状态，然后等待来自服务器的 FIN 消息
- 服务器发送 ACK 确认消息后，一段时间（可以进行关闭后）会发送 FIN 消息给客户端，告知客户端可以进行关闭。
- 当客户端收到从服务端发送的 FIN 消息时，客户端就会由 FIN_WAIT_2 状态变为 TIME_WAIT 状态。处于 TIME_WAIT 状态的客户端允许重新发送 ACK 到服务器为了防止信息丢失。客户端在 TIME_WAIT 状态下花费的时间取决于它的实现，在等待一段时间后，连接关闭，客户端上所有的资源（包括端口号和缓冲区数据）都被释放。
还是可以用上面那个通话的例子来进行描述
- 小明对小红说，我所有的东西都说完了，我要挂电话了。
- 小红说，收到，我这边还有一些东西没说。
- 经过若干秒后，小红也说完了，小红说，我说完了，现在可以挂断了
- 小明收到消息后，又等了若干时间后，挂断了电话。
