TCP传输协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由IETF的RFC793定义,UDP是Internet协议集支持一个无连接的传输协议,为应用程序提供了一种无需建立连接,就可以发送封装的IP数据包的方法。
TCP的许多特性都与TCP是面向连接的这个基本特性有关,因此要对TCP的连接有更清楚的了解,每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点所确定,所谓的端点就是套接字(或插口)。
套接字的表示方法:在点分十进制的IP地址后面写上端口号,例如IP地址是192345,端口号是80,那么套接字就是(192345:80)。
TCP与UDP的区别:
1、TCP基于连接,而UDP基于无连接的。
2、对系统资源的要求:TCP较多(TCP有20个字节信息包),UDP少(UDP信息包只有8个字节)。
3、UDP程序结构较简单。
5、TCP保证数据正确性,安全可靠,并且保证数据顺序,而UDP可能丢包,而且UDP不保证数据顺序。
以上内容参考 百度百科-UDP协议
在Java中 *** 纵UDP使用位于JDK中Javanet包下的DatagramSocket和DatagramPacket类,可以非常方便地控制用户数据报文。
在描述它们之前,必须了解位于同一个位置的InetAddress类。InetAddress实现了Javaio Serializable接口,不允许继承。它用于描述和包装一个Internet IP地址,通过三个方法返回InetAddress实例:
getLocalhost():返回封装本地地址的实例。
getAllByName(String host):返回封装Host地址的InetAddress实例数组。
getByName(String host):返回一个封装Host地址的实例。其中,Host可以是域名或者是一个合法的IP地址。
DatagramSocket类用于创建接收和发送UDP的Socket实例。和Socket类依赖SocketImpl类一样,DatagramSocket类的实现也依靠专门为它设计的DatagramScoketImplFactory类。DatagramSocket类有3个构建器:
DatagramSocket():创建实例。这是个比较特殊的用法,通常用于客户端编程,它并没有特定监听的端口,仅仅使用一个临时的。
DatagramSocket(int port):创建实例,并固定监听Port端口的报文。
DatagramSocket(int port, InetAddress localAddr):这是个非常有用的构建器,当一台机器拥有多于一个IP地址的时候,由它创建的实例仅仅接收来自LocalAddr的报文。
值得注意的是,在创建DatagramSocket类实例时,如果端口已经被使用,会产生一个SocketException的异常抛出,并导致程序非法终止,这个异常应该注意捕获。DatagramSocket类最主要的方法有4个:
Receive(DatagramPacket d):接收数据报文到d中。receive方法产生一个“阻塞”。
Send(DatagramPacket d):发送报文d到目的地。
SetSoTimeout(int timeout):设置超时时间,单位为毫秒。
Close():关闭DatagramSocket。在应用程序退出的 焙颍�ǔ;嶂鞫�头抛试矗�乇誗ocket,但是由于异常地退出可能造成资源无法回收。所以,应该在程序完成时,主动使用此方法关闭Socket,或在捕获到异常抛出后关闭Socket。
“阻塞”是一个专业名词,它会产生一个内部循环,使程序暂停在这个地方,直到一个条件触发。
DatagramPacket类用于处理报文,它将Byte数组、目标地址、目标端口等数据包装成报文或者将报文拆卸成Byte数组。应用程序在产生数据包是应该注意,TCP/IP规定数据报文大小最多包含65507个,通常主机接收548个字节,但大多数平台能够支持8192字节大小的报文。DatagramPacket类的构建器共有4个:
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port):从Buf数组中,取出Length长的数据创建数据包对象,目标是Addr地址,Port端口。
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port):从Buf数组中,取出Offset开始的、Length长的数据创建数据包对象,目标是Addr地址,Port端口。
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length):将数据包中从Offset开始、Length长的数据装进Buf数组。
DatagramPacket(byte[] buf, int length):将数据包中Length长的数据装进Buf数组。
DatagramPacket类最重要的方法就是getData()了,它从实例中取得报文的Byte数组编码。
参考资料:
1、借助系统自带MS-DOS命令查看开放的端口(Win2000/XP/server2003)
在开始-运行-输入cmd,打入netstat -an(注意-前有个小空格),在IP地址“,”后面就是端口号了。(-a表示显示当前所有连接和侦听端口,-n表示以数字格式显示地址和端口号)
小常识:TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol,用户数据包协议)都是网络上传输数据的通信协议,UDP协议面向非连接,而TCP协议面向连接,他们各自的端口号是相互独立的,列如 TCP可以有个255端口,UDP也可以有个255端口,他们两者并不冲突的。
2、借助第三方软件查看开放的端口
(1)例如:Active Ports(SmartLine出品):可以用来监视所有打开的TCP/IP/UDP端口,将你所有端口显示出来,还显示所有端口以及对应的程序所在的路径,查看本地IP和远端IP(试图连接你电脑的IP)是否正在活动。
(2)列如:fpor命令行工具:特点小巧,但功能不亚于Active Ports哦,同样可以查看端口与相应程序路径。显示模式为:Pid Process Port Proto Path ,392 svchost -> 113 TCP,C:\WINNT\system32\vhosexe 。
(3)例如:防火墙或反毒工具的网络活动显示:比如瑞星防火墙就能及时刷新开放的端口和相关进程,反间谍专家也有此功能,这样的软件很多,就不一一举出了。
二、限制或关闭端口的方法:
1、通过系统自带功能“限制开放”需要的端口(Win2000/XP/server2003)
通过系统自有的“TCP/IP筛选功能”限制服务器端口,控制面板-网络连接-“本地连接”-右键-属性,然后选择internet(tcp/ip)- 属性-高级-选项-选中TCP/IP筛选-属性,在这里分为3项,分别是TCP、UDP、IP协议,假设我的系统只想开放21、80、25、110这4个端口(qq为4000端口),只要在“TCP端口”上勾选“只允许”然后点击“添加”依次把这些端口添加到里面,然后确定,重新启动后生效。
2、通过系统自带防火墙增加“允许通过”的端口
(1)未升级SP2的WINXP/Server2003
控制面板-网络连接-本地连接-属性-高级,把“Inernet连接防火墙”下面的选项勾选上,这样防火墙就自动启动了,点击“设置”,我们可以在“高级设置”窗口的“服务”选项卡中点击“添加”按钮,在“服务设置”对话框中,把服务描述、计算机名或IP地址、端口号、是TCP or UDP,填完后打勾确认,如果不需要了去掉勾确认。(防火墙启动以后“本地连接”图标会出现一个可爱的小锁头。)
(2)升级WIin XP SP2的Windows XP
控制面版-windows防火墙-例外-添加端口,在取名后,输入端口号,确认TCP或者UDP协议,然后确认,在你取名的这个设置前打勾,表示允许通过此端口,不打勾表示不例外。
3、利用带有的“本地安全策略”功能关闭端口(WINXP HOME版本无此功能)
关闭TCP:135(Win2000、WinXP防止RPC135溢出漏洞)、139、445(注册表 “HKEY_LOCAL_MACHINE\\SYSTEM\\CurrentControlSet\\Services\\NetBT \\Parameters”中追加名为“SMBDeviceEnabled”的DWORD值,并将其设置为0能禁用445端口)、593、1025 和UDP:135、137、138、445 端口,关闭一些流行病毒的后门端口(如 TCP 2745、3127、6129 端口),以及远程服务访问端口3389。以下看步骤,共8个。
⑴ 控制面板-管理工具,打开“本地安全策略”,选中“IP 安全策略,在本地计算机”,在右边窗口的空白处右击鼠标,d出快捷菜单,选择“创建 IP 安全策略”,于是d出一个向导,在向导中点击“下一步”按钮,为新的安全策略命名;再按“下一步”,则显示“安全通信请求”画面,在画面上把“激活默认相应规则”左边的钩去掉,点击“完成”按钮就创建了一个新的IP 安全策略。
⑵ 右击该IP安全策略,在“属性”对话框中,把“使用添加向导”左边的钩去掉,然后单击“添加”按钮添加新的规则,随后d出“新规则属性”对话框,在画面上点击“添加”按钮,d出IP筛选器列表窗口;在列表中,首先把“使用添加向导”左边的钩去掉,然后再点击右边的“添加”按钮添加新的筛选器。
⑶ 进入“筛选器属性”对话框,
最近重新认知了一下TCP和UDP的原理以及区别,做一个简单的总结。
首先,tcp和udp都是工作在传输层,用于程序之间传输数据的。数据一般包含:文件类型,视频类型,jpg等。
TCP是基于连接的,而UDP是基于非连接的。
tcp传输数据稳定可靠 ,适用于对网络通讯质量要求较高的场景,需要准确无误的传输给对方,比如,传输文件,发送邮件,浏览网页等等
udp的优点是速度快 ,但是可能产生丢包,所以适用于对实时性要求较高但是对少量丢包并没有太大要求的场景。比如:域名查询,语音通话,视频直播等。udp还有一个非常重要的应用场景就是隧道网络,比如:VXLAN
以人与人之间的通信为例:UDP协议就相当于是写信给对方,寄出去信件之后不能知道对方是否收到信件,信件内容是否完整,也不能得到及时反馈,而TCP协议就像是打电话通信,在这一系列流程都能得到及时反馈,并能确保对方及时接收到。如下图:
tcp是如何保证以上过程的?
分为三个步骤: 三次握手,传输确认,四次挥手 。三次握手是建立连接的过程。
当客户端向服务端发起连接时,会先发一包连接请求数据,过去询问一下,能否与你建立连接?这包数据称之为SYN包,如果对端同意连接,则回复一包SYN+ACK包,客户端收到之后,发送一包ACK包,连接建立,因为这个过程中互相发送了三包数据,所以称之为三次握手。
这是为了防止,因为已失效的请求报文,突然又传到服务器,引起错误, 这是什么意思?
假设采用两次握手建立连接,客户端向服务端发送一个syn包请求建立连接,因为某些未知的原因,并没有到达服务器,在中间某个网络节点产生了滞留,为了建立连接,客户端会重发syn包,这次的数据包正常送达,服务端发送syn+ack之后就建立起了连接。
但是第一包数据阻塞的网络突然恢复,第一包syn包又送达到服务端,这时服务端会认为客户端又发起了一个新的连接,从而在两次握手之后进入等待数据状态,服务端认为是两个连接,而客户端认为是一个连接,造成了状态不一致,如果在三次握手的情况下,服务端收不到最后的ack包,自然不会认为连接建立成功。
所以三次握手本质上来说就是为了解决网络信道不可靠的问题,为了在不可靠的信道上建立起可靠的连接,经过三次握手之后,客户端和服务端都进入了数据传输状态。
一包数据可能会被拆成多包发送,如何处理丢包问题,这些数据包到达的先后顺序不同,如何处理乱序问题?
针对这些问题,tcp协议为每一个连接建立了发送缓冲区,从建立链接后的第一个字节的序列号为0,后面每个字节的序列号就会增加1,发送数据时,从数据缓冲区取一部分数据组成发送报文,在tcp协议头中会附带序列号和长度,接收端在收到数据后需要回复确认报文,确认报文中的ack等于接受序列号加长度,也就是下包数据发送的起始序列号,这样一问一答的发送方式,能够使发送端确认发送的数据已经被对方收到,发送端也可以发送一次的连续的多包数据,接受端只需要回复一次ack就可以了。如图:
六、四次挥手:
处于连接状态的客户端和服务端,都可以发起关闭连接请求,此时需要四次挥手来进行连接关闭。假设客户端主动发起连接关闭请求,他给服务端发起一包FIN包,标识要关闭连接,自己进入终止等待1装填,服务端收到FIN包,发送一包ACK包,标识自己进入了关闭等待状态,客户端进入终止等待2状态,这是 第二次挥手 ,服务端此时还可以发送未发送的数据,而客户端还可以接受数据,待服务端发送完数据之后,发送一包FIN包,最后进入确认状态,这是 第3次挥手 ,客户端收到之后恢复ACK包,进入超时等待状态,经过超时时间后关闭连接,而服务端收到ACK包后,立即关闭连接,这是 第四次挥手 。
为什么客户端要等待超时时间?这是为了保证对方已经收到ACK包,因为假设客户端发送完最后一包ACK包后释放了连接,一旦ACK包在网络中丢失,服务端将一直停留在 最后确认状态,如果等待一段时间,这时服务端会因为没有收到ack包重发FIN包,客户端会响应 这个FIN包进行重发ack包,并刷新超时时间,这个机制跟第三次握手一样。也是为了保证在不可靠的网络链路中进行可靠的连接断开确认。
udp:首先udp协议是非连接的,发送数据就是把简单的数据包封装一下,然后从网卡发出去就可以了,数据包之间并没有状态上的联系,正因为udp这种简单的处理方式,导致他的性能损耗非常少,对于cpu,内存资源的占用也远小于tcp,但是对于网络传输过程中产生的丢包,udp并不能保证,所以udp在传输稳定性上要弱于tcp。
所以, tcp和udp的主要区别: tcp传输数据稳定可靠,适用于对网络通讯质量要求较高的场景,需要准确无误的传输给对方。比如,传输文件,发送邮件,浏览网页等等,udp的优点是速度快,但是可能产生丢包,所以适用于对实时性要求较高但是对少量丢包并没有太大要求的场景。比如:域名查询,语音通话,视频直播等。
udp还有一个非常重要的应用场景就是隧道网络,比如:VXLAN
从本节开始,我们开始学习最重要的传输层。传输层位于OSI七层模型的第四层(从下往上)。顾名思义,传输层的作用是实现应用程序间的通信。网络层的作用是保证数据在不同数据链路上传输的可达性,至于如何传输则是由传输层负责。
常见的传输层协议主要有 TCP和UDP 协议。
UDP协议最大的特点就是简单,UDP首部如图:
和UDP首部相比,TCP首部要复杂的多。解析这个首部的时间也会相应的增加,这也是TCP连接的效率低于UDP的原因之一。
TCP是面向有连接的协议,连接在每次通信前被建立,通信结束后被关闭。了解连接建立和关闭的过程通常是考察的重点。连接的建立和关闭可以用一张图来表示:
通常情况下我们认为客户端首先发起连接请求。
1发送端发送一个SYN=1,ACK=0标志的数据包给接收端,请求进行连接,这是第一次握手;
2接收端收到请求并且允许连接的话,就会发送一个SYN=1,ACK=1标志的数据包给发送端,告诉它,可以通讯了,并且让发送端发送一个确认数据包,这是第二次握手;
3最后,发送端发送一个SYN=0,ACK=1的数据包给接收端,告诉它连接已被确认,这就是第三次握手。之后,一个TCP连接建立,开始通讯。
SYN:同步标志
同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号,该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。在这里,可以把TCP序列编号看作是一个范围从0到4,294,967,295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。
ACK:确认标志
确认编号(Acknowledgement Number)栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。TCP报头内的确认编号栏内包含的确认编号(w+1,Figure-1)为下一个预期的序列编号,同时提示远端系统已经成功接收所有数据。
RST:复位标志
复位标志有效。用于复位相应的TCP连接。
URG:紧急标志
紧急(The urgent pointer) 标志有效。紧急标志置位,
PSH:推标志
该标志置位时,接收端不将该数据进行队列处理,而是尽可能快将数据转由应用处理。在处理 telnet 或 rlogin 等交互模式的连接时,该标志总是置位的。
FIN:结束标志
带有该标志置位的数据包用来结束一个TCP回话,但对应端口仍处于开放状态,准备接收后续数据
根据一般思路,我们认为第三次是多余的,TCP协议为什么还要增加第三次的握手呢?
这是因为在网络请求的时候,我们应该时刻记住“网络是不安全的,数据包是可能丢失的”。假设没有第三次确认,客户端向服务端发送了SYN包,请求建立连接。由于网络原因,服务器没有及时收到这个包,于是客户端重新发送了SYN包。正常建立了连接。此时超时的那个确认包到达了服务端,如果是两次握手此连接就建立了,服务端就建立了一个空连接,白白浪费资源。如果是三次,客户端判断这个确认包是无效的,就丢弃了。
三次握手实际其实解决了第二步丢包问题。那么第三步的ACK包丢失了,TCP协议是如何处理的呢?
按照TCP协议处理丢包问题的一般方法,服务器会重新向客户端发送确认包,知道ACK确认为止。但实际上这种做法有可能遭到SYN泛洪攻击。所谓的泛洪攻击,是指发送方伪造多个IP地址,模拟三次握手的过程。当服务器返回ACK后,攻击方故意不确认,从而使服务器不断重发ACK。由于服务器长时间处于半连接状态,最后消耗过多的CUP和内存资源导致死机。
所以服务端采用的是这种方法,发送RST数据包,进入close状态,这个RST数据包中的TCP首部中的控制位中的RST位被置为1。这表示连接信息全部被初始化,原有的TCP通信不能继续。客户端如果还想建立TCP连接,需要从第一步握手重新开始。
(1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。
(2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A(报文段6)。
(4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1(报文段7)。
举个例子,浏览普通网站的WEB业务,他是使用TCP 的80号端口进行通讯,如果禁止该端口,那么就不能通过浏览器打开网站。平常通常结合源IP地址或目标IP地址来使用,以达到某些人不能访问某些应用的目的,最直接的例子就是限制别人下迅雷等。
TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。面向连接意味着两个使用TCP的进程(一个客户和一个服务器)在交换数据之前必须先建立好连接,然后才能开始传输数据。建立连接时采用客户服务器模式,其中主动发起连接建立的进程叫做客户(Client),被动等待连接建立的进程叫做服务器(Server)。
TCP提供全双工的数据传输服务,这意味着建立了TCP连接的主机双方可以同时发送和接收数据。这样,接收方收到发送方消息后的确认可以在反方向的数据流中进行捎带。“端到端”的TCP通信意味着TCP连接发生在两个进程之间,一个进程发送数据,只有一个接收方,因此 TCP不支持广播和组播。
TCP连接面向字节流,字节流意味着用户数据没有边界,例如,发送进程在TCP连接上发送了2个512字节的数据,接收方接收到的可能是2个512字节的数据,也可能是1个1024字节的数据。因此,接收方若要正确检测数据的边界,必须由发送方和接收方共同约定,并且在用户进程中按这些约定来实现。
TCP接收到数据包后,将信息送到更高层的应用程序,如FTP的服务程序和客户程序。应用程序处理后,再轮流将信息送回传输层,传输层再将它们向下传送到网际层,最后到接收方。
UDP与TCP位于同一层,但与TCP不同,
IP(网际)协议是TCP/IP模型的核心,也是网络层最重要的协议。
网际层接收来自网络接口层的数据包,并将数据包发送到传输层;相反,也将传输层的数据包传送到网络接口层。
IP协议主要包括无连接数据报传送,数据报路由器选择以及差错处理等功能。
由于网络拥挤、网络故障等问题可能导致数据报无法顺利通过传输层。IP协议具有有限的报错功能,不能有效处理数据报延迟,不按顺序到达和数据报出错,所以IP协议需要与另外的协议配套使用,包括地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网控制报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP等。
IP数据包中含有源地址(发送它的主机地址)和目的地址(接收它的主机地址)。
IP协议对于网络通信而言有着重要的意义。由于网络中的所有计算机都安装了IP软件,使得许许多多的局域网构成了庞大而严密的通信系统,才形成了如今的Internet。其实,Internet并非一个真实存在的网络,而是一个虚拟网络,只不过是利用IP协议把世界上所有愿意接入Internet的计算机局域网络连接起来,使之能够相互通信。
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