在备考系统架构设计师的过程中，计算机网络基础是至关重要的一部分，其中TCP/IP协议簇更是重中之重。今天我们就来深入探讨TCP/IP协议簇中的两个核心协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），并且通过抓包工具来分析它们建立连接时的三次握手以及断开连接时的四次挥手过程的细节。
一、TCP与UDP特性的对比
- 可靠性方面
- TCP是一种可靠的传输协议。它通过序列号、确认应答、重传机制等确保数据的可靠传输。例如，在发送数据时，会给每个字节编号，接收方收到数据后会发送确认，如果发送方没有收到确认就会重新发送数据。
- UDP则是不可靠的传输协议。它不保证数据的顺序和完整性，只是尽力将数据发送出去，不进行数据的校验和重传。
- 传输效率方面
- TCP由于要建立连接、进行确认等操作，所以传输效率相对较低。但它适用于对数据准确性要求较高的场景，如文件传输、网页浏览等。
- UDP传输效率高，因为它不需要建立连接就可以发送数据，没有过多的控制信息。常用于视频直播、在线游戏等对实时性要求较高而对少量数据丢失不太敏感的场景。
- 连接方式方面
- TCP是面向连接的协议，在传输数据之前必须先建立连接。
- UDP是无连接的协议，发送数据时不需要先建立连接。
二、三次握手过程细节及抓包分析
- 过程描述
- 第一次握手：客户端发送一个SYN（同步序列号）包到服务器，请求建立连接，此时客户端处于SYN - SENT状态。
- 第二次握手：服务器收到客户端的SYN包后，会发送一个SYN + ACK（同步确认）包给客户端，表示同意建立连接，此时服务器处于SYN - RECEIVED状态。
- 第三次握手：客户端收到服务器的SYN + ACK包后，再发送一个ACK包给服务器，此时客户端和服务器都进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。
- 抓包分析要点
- 在抓包工具中，可以看到源IP地址、目的IP地址、端口号以及协议类型等信息。对于第一次握手，能看到客户端发出的SYN包的相关信息；第二次握手时，能看到服务器返回的SYN + ACK包；第三次握手时，能看到客户端发出的ACK包。通过分析这些包的时间间隔、序列号和确认号的数值变化等，可以更深入地理解三次握手的过程。
三、四次挥手过程细节及抓包分析
- 过程描述
- 第一次挥手：主动关闭方（假设为客户端）发送一个FIN（结束标志）包给被动关闭方（服务器），表示自己想要关闭连接，此时客户端处于FIN - WAIT - 1状态。
- 第二次挥手：服务器收到客户端的FIN包后，会发送一个ACK包给客户端，表示已经收到关闭请求，此时服务器处于CLOSE - WAIT状态，客户端进入FIN - WAIT - 2状态。
- 第三次挥手：服务器如果还有数据要发送给客户端，发送完数据后，会发送一个FIN包给客户端，此时服务器处于LAST - ACK状态。
- 第四次挥手：客户端收到服务器的FIN包后，发送一个ACK包给服务器，然后客户端进入TIME - WAIT状态，等待一段时间确保服务器收到ACK包后，连接才完全关闭，服务器收到ACK包后进入CLOSED状态。
- 抓包分析要点
- 同样在抓包工具中，观察每次挥手的包的信息。比如第一次挥手的FIN包特征，第二次挥手的ACK包的响应情况，第三次挥手的FIN包的发送时机以及第四次挥手的ACK包的确认等。注意各个状态的转换与包之间的关联，这有助于准确理解四次挥手的过程。
总之，在备考系统架构设计师的过程中，透彻理解TCP与UDP的特性以及它们连接的建立和断开过程是非常关键的。通过理论学习与抓包工具的实际操作相结合的方式，可以更好地掌握这部分知识内容。
喵呜刷题：让学习像火箭一样快速，快来微信扫码，体验免费刷题服务，开启你的学习加速器！
