TCP/UDP协议详解：连接、应用及socket编程区别

网络程序设计考试题目涉及了TCP和UDP协议的区别、TCP连接建立过程、sockaddr与sockaddr_in的数据结构及其用途，以及TCP/UDP连接在不同应用场景中的选择，以及客户端和服务端在建立TCP连接时的不同操作。 一、TCP与UDP连接的区别 TCP (Transmission Control Protocol) 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输协议，适用于传输大量数据，如Web浏览、电子邮件等，对数据完整性和顺序有较高要求。它的特点包括： 1. 面向连接：TCP连接前需要三次握手（SYN-SYN-ACK）建立，确保双方通信的可靠性和顺序。 2. 可靠性：通过序号、确认应答和重传机制保证数据传输的准确性，即使数据丢失也能重新发送。 3. 慢速：由于TCP的确认机制和流量控制，其速度相对较慢，适合处理大块数据传输。 UDP (User Datagram Protocol)，相比之下是无连接的、不可靠的协议，适用于对实时性要求较高的场景，如在线视频、音频流媒体等。其特点包括： 1. 不需要连接：发送数据前无需预先建立连接，发送方和接收方直接交换数据。 2. 不可靠性：没有确认机制，丢包或乱序数据是可能发生的，因此不适合传输敏感数据。 3. 快速：无连接设置使得UDP响应时间短，适合传输小量数据或对延迟敏感的应用。 二、TCP连接建立过程 TCP连接的三次握手过程如下： 1. SYN_SENT (主动发起方): 发送方发送一个包含SYN标志的TCP包，包含初始序列号(ISN)和源端口号，进入SYN_SENT状态。 2. SYN_RCVD (被动接收方): 接收方收到SYN包后，回应一个SYN+ACK包，确认号为SYN包的序列号加1，并将ISN设置为自己的ISN加1。 3. ESTABLISHED (双向连接): 发送方收到SYN+ACK后，再发送一个ACK确认，连接建立完成，进入ESTABLISHED状态，此时通信双方可以双向通信。 三、sockaddr与sockaddr_in的区别 sockaddr是Windows Sockets API中的通用套接字地址结构，包含多个子类型如sockaddr_in（用于IPv4地址）和sockaddr_un（用于Unix域套接字）。sockaddr_in是针对Internet环境的套接字地址，存储了IP地址和端口号信息，而sockaddr更通用，可用于各种类型的网络连接。 在编程中，服务端调用bind函数绑定特定的IP地址和端口，这是为了区分不同的服务进程和监听来自不同客户端的连接请求。客户端在发起连接时，不需要预先绑定端口，因为它通常连接到已知的服务端地址和端口上。 四、TCP/UDP连接建立过程示例 - TCP客户端连接服务端：客户端调用connect()函数，传入服务器的IP地址和端口号，服务端调用bind()和listen()后，等待客户端连接。 - UDP收发：对于UDP，只需创建套接字，对发送方而言，使用sendto()发送数据到指定的IP地址和端口；对接收方而言，使用recvfrom()接收数据，不需要预先绑定，而是根据目标地址进行接收。 总结，网络程序设计中，理解TCP和UDP的特性及其适用场景，掌握TCP连接的三次握手过程，以及熟知sockaddr和sockaddr_in的数据结构和使用方式，对于编写高效、可靠的网络通信程序至关重要。同时，正确区分客户端和服务端在连接建立过程中的职责也是编程实践的关键。