TCP与UDP

网络中软件结构分为：
C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。
B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

网络通信协议
网络通信协议：通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

协议分类
UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程如下图所示。

特点:数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。

TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”，数据传输后断开连接的工作要经过“四次挥手”。

TCP报文：
seq（序号）：TCP连接字节流中每一个字节都会有一个编号，而本字段的值指的是本报文段所发送数据部分第一个字节的序号。

ack（确认号）：表示期望收到的下一个报文段数据部分的第一个字节的编号，编号为ack-1及以前的字节已经收到。

SYN：当本字段为1时，表示这是一个连接请求或者连接接受报文。

ACK：仅当本字段为1时，确认号才有效。

FIN：用来释放一个连接。当本字段为1时，表示此报文段的发送端数据已发送完毕，要求释放运输连接。

在这个过程中，通信双方的状态如下图，其中CLOSED：关闭状态、LISTEN：收听状态、SYN-SENT：同步已发送、SYN-RCVD：同步收到、ESTAB-LISHED：连接已建立

三次握手连接建立阶段：

第一次握手：客户端的应用进程主动打开，并向服务端发出请求报文段。其首部中：SYN=1,seq=x。

第二次握手：服务器应用进程被动打开。若同意客户端的请求，则发回确认报文，其首部中：SYN=1,ACK=1,ack=x+1,seq=y。

第三次握手：客户端收到确认报文之后，通知上层应用进程连接已建立，并向服务器发出确认报文，其首部：ACK=1,ack=y+1。当服务器收到客户端的确认报文之后，也通知其上层应用进程连接已建立。

在这个过程中，通信双方的状态如下图，其中：ESTAB-LISHED：连接建立状态、FIN-WAIT-1：终止等待1状态、FIN-WAIT-2：终止等待2状态、CLOSE-WAIT：关闭等待状态、LAST-ACK：最后确认状态、TIME-WAIT：时间等待状态、CLOSED：关闭状态

连接释放过程

第一次挥手：数据传输结束以后，客户端的应用进程发出连接释放报文段，并停止发送数据，其首部：FIN=1,seq=u。

第二次挥手：服务器端收到连接释放报文段之后，发出确认报文，其首部：ack=u+1,seq=v。此时本次连接就进入了半关闭状态，客户端不再向服务器发送数据。而服务器端仍会继续发送。

第三次挥手：若服务器已经没有要向客户端发送的数据，其应用进程就通知服务器释放TCP连接。这个阶段服务器所发出的最后一个报文的首部应为：FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1。

第四次挥手：客户端收到连接释放报文段之后，必须发出确认：ACK=1,seq=u+1,ack=w+1。 再经过2MSL(最长报文端寿命)后，本次TCP连接真正结束，通信双方完成了他们的告别。

为什么是三次握手？
如果是2次
①当客户端发出一个请求报文段并没有丢失，而是滞留在了某个网络节点，过了好长时间才发送到服务端，此时服务端建立连接。但是由于现在客户端并没有发出连接请求，因此不会理睬服务端的确认，而服务端以为新的连接产生，服务端的好多资源被白白浪费。
②当确认应答ACK总是丢失时，客户端以为服务端没有连接，它将会不断地重新请求连接，而服务端会连接大量的无效连接，给服务器增加维护成本，服务器很容易受到SYN洪水攻击。
如果是3次
就算客户端发送的ACK丢失，也不影响服务端，客户端不断重发，总会连接成功。三次握手相当于将安全问题抛给了客户端，对服务端影响很小。
如果是4次
3次已经很好的解决了，没有必要4次，况且4次也会造成2次握手的问题。

为什么是四次挥手？
TCP是面向连接的，属于全双工，断开连接是双方的事情。所以是四次。
当客户端发送FIN结束报文段时，服务端并不会立即关闭SOCKET，所以只能先发送一个ACK。因为有可能此时服务端还没有发送完报文。

什么是TIME_WAIT状态？
1）主动断开连接的一方，会进入TIME_WAIT状态，并没有直接进入CLOSED状态。
2）进入TIME_WAIT状态的一方，会等待2倍MSL（最大报文生存时间）的时间。

为什么客户端在TIME_WAIT状态必须等待2MSL时间？
重发可能丢失的ACK报文。因为客户端在收到服务端真正的关闭连接请求后，会进入TIME_WAIT状态，等待2MSL时间，相当于一个报文一来一回的时间，也就是说，如果客户端的确认应答丢失，算上这个丢失报文的时间，再加上服务端重传FIN的时间（重传后客户端重新启动2MSL计时器），2MSL的时间足够使客户端收到重传的FIN报文段。所以客户端不能立即进入CLOSED状态。

IP地址
IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

• IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，例如192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
• IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。
  为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

• 端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是065535。其中，01023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

利用协议+IP地址+端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。