TCP基本入门-简单认识一下什么是TCP

部分内容来源：小林Coding

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TCP的特点

1.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

2.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

3.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，那么也不能够给应用层去处理

同时对“重复”的 TCP 报文会自动丢弃

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什么是TCP连接

简单来说就是

用于保证可靠性和流量控制维护的某些状态信息

这些信息的组合包括 Socket、序列号和窗口大小称为连接

所以我们可以知道，建立一个 TCP 连接是需要客户端与服务端达成上述三个信息的共识。

• Socket：由 IP 地址和端口号组成
• 序列号：用来解决乱序问题等
• 窗口大小：用来做流量控制

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如何唯一确定一个TCP连接呢

TCP 四元组可以唯一的确定一个连接，四元组包括如下：

1.源地址

2.源端口

3.目的地址

4.目的端口

源地址和目的地址的字段（32 位）是在 IP 头部中，作用是通过 IP 协议发送报文给对方主机。

源端口和目的端口的字段（16 位）是在 TCP 头部中，作用是告诉 TCP 协议应该把报文发给哪个进程

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有一个 IP 的服务端监听了一个端口，它的 TCP 的最大连接数是多少？ 

服务端通常固定在某个本地端口上监听，等待客户端的连接请求。

因此，客户端 IP 和端口是可变的，其理论值计算公式如下：

最大 TCP 连接数 = 客户端的 IP 数 X 客户端的端口数

对 IPv4，客户端的 IP 数量最多为 2 的 32 次方，客户端的端口数量最多为 2 的 16 次方，也就是服务端单机最大 TCP 连接数，约为 2 的 48 次方。

当然，服务端单机能发 TCP 连接数能达到理论上的上限，会受以下因素影响：

文件描述符限制：每个 TCP 连接都是一个文件，如果文件描述符被占满了，会发生 Too many open files。Linux 对于打开的文件描述符数量分别作了三个方面的限制：

系统级：当前系统可打开的最大数量，通过 cat /proc/sys/fs/file-max 查看；用户级：指定用户可打开的最大数量，通过 cat /etc/security/limits.conf 查看；进程级：单个进程可打开的最大数量，通过 cat /proc/sys/fs/nr_open 查看。

内存限制：每个 TCP 连接都会占用一定内存，操作系统的内存是有限的，如果内存资源被占满后，会发生 OOM

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UDP和TCP有什么区别？分别应用场景是？

1.连接

TCP是面向连接的传输层协议，传输数据前要先建立连接

UDP是不需要建立连接的，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、按序到达。

UDP 是尽最大努力交付，不能保证可靠交付数据。

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（因为根本不在意发送成功不成功，所以我们速率不用变）。

5.首部开销

TCP 首部较长较复杂，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，并且固定是不会变的，开销较小。

6.传输方式

TCP 是面向连接，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.数据分片所在的层不同

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

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TCP和UDP可以使用同一个端口吗

可以

所以，传输层的「端口号」的作用，是为了区分同一个主机上不同应用程序的数据包。

传输层有两个传输协议分别是 TCP 和 UDP，在内核中是两个完全独立的软件模块。

当主机收到数据包后，可以在 IP 包头的「协议号」字段知道该数据包是 TCP/UDP，所以可以根据这个信息确定送给哪个模块（TCP/UDP）处理，送给 TCP/UDP 模块的报文根据「端口号」确定送给哪个应用程序处理