什么是 TCP 协议？

        TCP 全称是 Transmission Control Protocol（传输控制协议），它由 IETF 的 RFC 793 定义，是一种面向连接的点对点的传输层通信协议。

        TCP 通过使用序列号和确认消息，从发送节点提供有关传输到目标节点的数据包的传递的信息。TCP 确保数据的可靠性，端到端传递，重新排序和重传，直到达到超时条件或接收到数据包的确认为止。

一、TCP头部格式

序列号：在建立连接时由计算机生成的随机数作为其初始值，通过 SYN 包传给接收端主机，每发送一次数据，就「累加」一次该「数据字节数」的大小。用来解决网络包乱序问题。

确认应答号：指下一次「期望」收到的数据的序列号，发送端收到这个确认应答以后可以认为在这个序号以前的数据都已经被正常接收。用来解决不丢包的问题。

控制位：

ACK：该位为 1 时，「确认应答」的字段变为有效，TCP 规定除了最初建立连接时的 SYN 包之外该位必须设置为 1 。

RST：该位为 1 时，表示 TCP 连接中出现异常必须强制断开连接。

SYC：该位为 1 时，表示希望建立连，并在其「序列号」的字段进行序列号初始值的设定。

FIN：该位为 1 时，表示今后不会再有数据发送，希望断开连接。当通信结束希望断开连接时，通信双方的主机之间就可以相互交换 FIN 位置为 1 的 TCP 段。

二、为什么需要 TCP 协议？TCP 工作在哪一层？

IP 层是「不可靠」的，它不保证网络包的交付、不保证网络包的按序交付、也不保证网络包中的数据的完整性。
如果需要保障网络数据包的可靠性，那么就需要由上层（传输层）的 TCP 协议来负责。
因为 TCP 是一个工作在传输层的可靠数据传输的服务，它能确保接收端接收的网络包是无损坏、无间隔、非冗余和按序的。

三、 TCP 特点

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：消息是「没有边界」的，所以无论我们消息有多大都可以进行传输。并且消息是「有序的」，当「前一个」消息没有收到的时候，即使它先收到了后面的字节已经收到，那么也不能扔给应用层去处理，同时对「重复」的报文会自动丢弃。

四、TCP连接

        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。

建立一个 TCP 连接是需要客户端与服务器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

TCP四元组可以确认连接的唯一性

五、UDP头部格式

目标和源端口：主要是告诉 UDP 协议应该把报文发给哪个进程。
包长度：该字段保存了 UDP 首部的长度跟数据的长度之和。
校验和：校验和是为了提供可靠的 UDP 首部和数据而设计。

六、TCP 和 UDP 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。

七、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