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一、UDP
1、UDPAPI
2、UDPAPI的使用
二、TCP
1、TCPAPI
2、TCP的相关特性
2.1 确认应答
2.2 超时重传
2.3 连接管理#xff08;三次握手#xff0c;四次挥手#xff09;
2.4 滑动窗口
2.5 流量控制
2.6 拥塞控制
2.7 延时应答
2.8 捎带应答
2.9 面向字节…
目录
一、UDP
1、UDPAPI
2、UDPAPI的使用
二、TCP
1、TCPAPI
2、TCP的相关特性
2.1 确认应答
2.2 超时重传
2.3 连接管理三次握手四次挥手
2.4 滑动窗口
2.5 流量控制
2.6 拥塞控制
2.7 延时应答
2.8 捎带应答
2.9 面向字节流
2.10 异常情况的处理
3、TCP和UDP的区别 通过计算机网络可以实现多台计算机的连接但是不同计算机的操作系统和硬件体系不同为了提供通信支持位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时必须遵守一定的规则在计算机网络中这些连接和通信的规则称为网络通信协议。 网络通信协议有很多种目前应用最广泛的是TCP/IP协议和UDP协议。 在传输层的两个重要的高级协议分别是UDP和TCP其中UDP是User Datagram Protocol的缩写称为用户数据报协议TCP是Transmission Contral Protocol的缩写称为传输控制协议。 一、UDP 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。当一台计算机向另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送数据同样接收端在收到数据后也不会向发送端反馈是否收到数据。 由于使用UDP消耗资源少通信效率高使用通常会使用到音频、视频和普通数据的传输列如视频会议使用UDP因为这种情况即使偶尔丢失几个数据包也不会对接收结果产生太大影响。在使用UDP传输数据时由于UDP的面向无连接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。 1、UDPAPI
UDP是一种无连接的协议因此在通信时发送端和接收端不用建立连接。
UDP提供了DatagramPacket类和DatagramSocket类发送数据。 DatagramPacket类用于封装UDP通信中发送或者接收的数据。
使用DatagramSocket类的实例对象可以发送和接收DatagramPacket数据包。
DatagramSocket类的常用方法 方法声明功能描述void receive(DatagramPacket p)接收数据填充到DatagramPacket数据包中void send(DatagramPacket p)发送DatagramPacket数据包void close()关闭当前Socket 2、UDPAPI的使用
接收端
public class ReceiverSocket {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建一个数组用于接收数据byte[]arraynew byte[1024];//定义一个DatagramSocket对象端口号为9090DatagramSocket datagramSocketnew DatagramSocket(9090);//定义一个DatagramPacket对象用于接收数据DatagramPacket dpnew DatagramPacket(array,array.length);System.out.println(等待接收数据);datagramSocket.receive(dp);//接收得到的信息
String strnew String(dp.getData(),0,dp.getLength())fromdp.getAddress().getHostAddress():dp.getPort();System.out.println(str);//释放资源datagramSocket.close();}
} 发送端
public class SenderSocket {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建一个DatagramSocket对象DatagramSocket dsnew DatagramSocket(3000);//要发送的数据String strhello bit;//将定义的字符串转化为字节数组byte[]arraystr.getBytes();//创建DatagramPacket进行发送DatagramPacket dpnew DatagramPacket(array,array.length, InetAddress.getByName(localhost),9090);System.out.println(发送信息);ds.send(dp);ds.close();}
}二、TCP TCP是面向连接的通信协议即在传输数据前先在发送端和接收端建立逻辑连接然后在传输数据。在TCP连接中必须要明确客户端和服务器端由客户端向服务器端发出连接请求每次连接的创建都需要经过“三次握手”。第一次握手客户端向服务器端发出连接请求等待服务器确认第二次握手服务器端向客户端回应一个响应通知客户端收到了连接请求第三次握手客户端再次向服务器端发送确认信息确认连接。 由于TCP的面向连接特性它可以保证传输数据的安全性是一个被广泛采用的协议。例如在下载文件时如果数据接收不完整将会导致文件数据缺失而不能被打开因此下载文件时必须采用TCP。 1、TCPAPI TCP通信要严格区分客户端和服务器端在通信时必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信服务器端不能主动连接客户端并且服务器端程序需要提前启动等待客户端的连接。 Java提供了两个实现TCP程序的类一个是ServerSocket类用于表示服务器端另一个是Socket类用于表示客户端。通信时首先要创建代表服务器端的ServerSocket对象创建该对象相当于开启了一个服务此服务会等待客户端的连接然后创建代表客户端的Socket对象使用该对象向服务器端发起连接请求服务器端响应请求后两者才建立连接开始通信。 2、TCP的相关特性
2.1 确认应答
实现TCP可靠传输的核心机制就是确认应答(ack)发送方将数据发送给接收方接收方将应答报文发送给发送方发送方收到应答报文后就知道数据传输成功了。 在网络传输的过程中会出现“后发先到”的情况TCP要完成两个工作 1、确保应答报文和发送出去的数据能对上号不要出现歧义 2、确保在出现后发先至的现象时能够让应用程序按照正确的顺序来理解数据 2.2 超时重传 如果在网络传输的过程中出现了丢包发送方就收不到ack,使用超时重传对确认应答进行补充。 重传操作大幅度的提升了数据能够被传过去的概率重传就是一个很好的丢包补救措施会等待一段时间超过这个时间就会重传每经历一次超时等待时间就会变长时间长到一定程度就会让TCP重置。 如果是ack包丢了又重传了一次TCP有“接收缓冲区”保存了已经接收了的数据和数据的序号再发一次如果是重复的接收方把后来的数据丢掉确保在read的时候读到的是只有一条数据。 2.3 连接管理三次握手四次挥手 连接管理就是建立连接和断开连接 建立连接三次握手 TCP中的握手只是给对方传输一个简短的没有业务的数据包唤起对方的注意触发后续的操作。TCP的三次握手是指TCP在建立连接的过程中需要通信双方一共“打三次招呼”才会完成建立连接。 三次握手要解决什么问题四次握手两次握手可行 三次握手的核心作用 1、确认当前网络是否通畅可以传输 2、让发送方和接收方都能确认自己的发送能力和接收能力均正常 3、让通信双方在握手的过程中针对一些重要的参数进行协商 四次握手可以但没有必要影响效率 两次握手不可以无法同步信息完成验证的效果 断开连接四次挥手
建立连接一般都是客户端发起的断开连接客户端和服务器都可以发起。 此处的四次挥手能否把中间两次合二为一 不一定 不能合并的原因 ack和第二次FIN的触发时机是不同的ack是内核响应的服务器端收到FIN会立刻返回ack第二个FIN是应用程序触发的服务器端使用close()方法才会触发FIN。 三次握手中ack和第二个syn是内核触发的同一时机可以合并四次挥手ack是内核触发的第二个FIN是应用程序触发的时机不同不能合并。 2.4 滑动窗口 滑动窗口可以提高效率TCP的可靠传输是影响效率的滑动窗口就可以让可靠传输的性能影响更小一点缩短和UDP的差距。 批量传输也不是“无限”的达到上限后再统一等待ack不等待的情况下批量发最多的数据量称为“窗口大小”。 2.5 流量控制 滑动窗口越大越好吗 如果传输的速度太快就可能使接收方处理不过来此时接收方就会出现丢包的现象发送方还得重传。 流量控制站在接收方的角度反向制约发送方的传输速率发送方的发送速率不应该超过接收方的处理能力。 如何衡量处理能力 直接通过接收方缓冲区的剩余空间大小作为衡量处理能力的指标。 2.6 拥塞控制 拥塞控制不仅仅考虑接收方的处理能力还有整个通信路径。 由于中间节点结果更复杂无法量化因此就通过“实验”的方法来找到合适的值。 先让发送方以比较低的速度发送数据顺利不丢包再使用更大的窗口更快的速度不断增大出现问题再调整。 2.7 延时应答 延时应答本质是为了提高传输效率。 延时返回ack给接收方更多的时间来读取接收缓冲区的数据。此时接收方读了这个数据之后缓冲区剩余的空间变大了返回的窗口大小也就更大了。 2.8 捎带应答
在延时应答的基础上进一步提高效率网络通信中往往是“一问一答”的通信类型。 在通信过程中ack是立刻返回的response是应用程序代码返回的二者的时机是不同的。由于TCP引入了延时应答ack等待一会response计算好了response返回带上ack。 2.9 面向字节流 TCP传输是面向字节流的面向字节流可能会产生粘包问题。 如何解决粘包问题 核心思路通过定义好应用层协议明确应用层数据包之间的边界。 1、引入分隔符 2、引入长度 2.10 异常情况的处理 异常情况 1、进程崩溃 2、主机关机正常流程 3、主机掉电非正常流程 4、网线断开 1、进程崩溃 进程结束异常终止了文件描述符也就释放了相当于调用了socket.close()此时就会触发FIN对方收到了之后自然就会返回FIN和ack然后再进行ack传输。 2、主机关机 在进行关机的时候就会触发强制终止进程的操作触发FIN对方收到就会返回ack和FIN系统关闭之前对端返回ack和FIN到了就可以进行正常的四次挥手如果ack和FIN没到无法进行后续的ack响应重传无响应放弃连接。 3、主机掉电和网线断开 主机掉电和网线断开类似都是一瞬间来不及关闭进程来不及发送FIN。 (1)、如果是接收方断电或者断网发送方发送数据就会一直等待ack触发超时重传触发TCP连接重置功能发送“复位报文段”。 (2)、如果是发送方断电或者断网TCP中提供了“心跳包”机制接收方周期性的给发送方发送一个特殊不带业务的数据包如果对方多次没有应答视为对方已经断开连接。 3、TCP和UDP的区别 1、TCP是有连接的UDP是无连接的。 2、TCP是可靠传输的UDP是不可靠传输的。 3、TCP是面向字节流的UDP是面向数据报的。 4、TCP和UDP都是全双工的。
