OSI模型
开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写为 OSI），简称为OSI模型（OSI model），一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。
七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链接层、物理层
MAC地址
网络层、IP协议、子网掩码
传输层、端口
“传输层”的功能，就是建立”端口到端口”的通信。相比之下，”网络层”的功能是建立”主机到主机”的通信。
TCP模型将七层模型简化为四层，保留其中的传输层、网络层，将应用层、表示层、会话层归为应用层，将物理层和数据链接层归为网络访问层。
ARP协议
UDP
用户数据包协议（英语：User Datagram Protocol，缩写：UDP），又称用户数据包协议，是一个简单的面向数据报的传输层协议。
无连接
UDP 是不需要和 TCP一样在发送数据前进行三次握手建立连接的，想发数据就可以开始发送了。并且也只是数据报文的搬运工，不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。
不可靠性
不可靠性体现在无连接上，通信都不需要建立连接，想发就发，这样的情况肯定不可靠。 并且收到什么数据就传递什么数据，并且也不会备份数据，发送数据也不会关心对方是否已经正确接收到数据了。 再者网络环境时好时坏，但是 UDP 因为没有拥塞控制，一直会以恒定的速度发送数据。即使网络条件不好，也不会对发送速率进行调整。这样实现的弊端就是在网络条件不好的情况下可能会导致丢包，但是优点也很明显，在某些实时性要求高的场景（比如电话会议）就需要使用 UDP 而不是 TCP。
UDP 头部包含了以下几个数据：
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两个十六位的端口号，分别为源端口（可选字段）和目标端口
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整个数据报文的长度
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整个数据报文的检验和（IPv4 可选 字段），该字段用于发现头部信息和数据中的错误
因此 UDP 的头部开销小，只有八字节，相比 TCP 的至少二十字节要少得多，在传输数据报文时是很高效的
摘自作者：浪里行舟的掘金博客
TCP
传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写：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，其中流指的是不间断的数据结构。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。
在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。
TCP协议的运行可划分为三个阶段：连接创建(connection establishment)、数据传送（data transfer）和连接终止（connection termination）。
简单说，TCP 协议的作用是，保证数据通信的完整性和可靠性，防止丢包。
数据通过以太网数据包、IP数据包、TCP数据包传输，最后才是应用层数据包。
发送的时候，TCP 协议为每个包编号（sequence number，简称 SEQ），以便接收的一方按照顺序还原。万一发生丢包，也可以知道丢失的是哪一个包。每个数据包都可以得到两个编号：自身的编号，以及下一个包的编号。接收方由此知道，应该按照什么顺序将它们还原成原始文件。
TCP 协议为了做到效率与可靠性的统一，设计了一个慢启动（slow start）机制：即最开始先发送少量的包（一般为10个），根据丢包的情况，调整发送的速率。
默认情况下，接收方每收到两个TCP数据包，就要发送一个确认信息 ACK ，它携带两个信息：
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期望收到下一个数据包的编号
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接受窗口的剩余容量
上图的例子可以帮助我们理解，第一次通讯A主机的数据包编号是1，ACK编号也是1，长度为100，因此第二次B到A的通讯数据包编号为1（A的ACK编号），ACK编号为101，（1+100），长度为200，由此得出第三次A到B的通讯数据包编号为101（B的ACK编号），ACK编号为201（1+200），长度为50，以此类推。
这样一来，每一个数据包都带有下一个数据包的编号，如果下一个数据包没有收到，那么 ACK 的编号就不会发生变化。
举例来说，现在收到了4号包，但是没有收到5号包。ACK 就会记录，期待收到5号包。过了一段时间，5号包收到了，那么下一轮 ACK 会更新编号。如果5号包还是没收到，但是收到了6号包或7号包，那么 ACK 里面的编号不会变化，总是显示5号包。这会导致大量重复内容的 ACK。
如果发送方发现收到三个连续的重复 ACK，或者超时了还没有收到任何 ACK，就会确认丢包，即5号包遗失了，从而再次发送这个包。通过这种机制，TCP 保证了不会有数据包丢失。
如图所示，如果接收方一直没有收到期望 ACK 值的包，便会一直发送这个值的ACK，直至收到 seq 为此 ACK 的包为止。
三次握手和四次挥手
所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个 TCP 连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。而四次挥手是指在客户端与服务端断开连接时需要发送4个包作为确认。
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SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers），是TCP/IP建立连接时使用的握手信号
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FIN为关闭连接的请求，和SYN一样默认占用一字节
建立连接时，首先客户端发送SYN=1和初始seq=x的包，进入SYN_SEND状态，服务器收到后发送SYN+ACK（均为1）、seq=y应答，进入SYN_RCVD状态，同时将确认序号ACKnum设为x+1，这是第二次握手，之后客户端再发送确认包ACK并设ACKnum=y+1，发送完毕后，客户端进入ESTABLISHED状态，当服务器收到这个包后，也进入这个状态，三次握手结束，TCP连接建立。之后就可以进行前面的通信了。
图中的虚线框便是滑动窗口，当数据被取走，窗口就会变大、右移。
如果要断开连接，需要有一方发送FIN和ACK、seq，并进入FIN_WAIT_1状态，表示自己没有数据要发送了，但还可以接收数据，服务器收到之后（第一次挥手），发送一个确认包，表示已经收到请求，但可能还需要发送一些数据，进入CLOSE_WAIT状态，当客户端收到这个确认包后，则进入FIN_WAIT_2状态，等待服务器的断开请求，这是第二次挥手。当服务器准备好断开连接时，发送FIN包，进入LAST_ACK状态，等待客户端最后的确认ACK，客户端收到请求后（第三次挥手），发送ACK确认并进入TIME_WAIT状态，等待可能出现的重传ACK，注意这里会等待两个最大段生命周期（2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，若没有收到服务器的ACK，则认为服务器已经关闭，于是自己也关闭连接，进入CLOSED状态，服务器端收到确认包后自己也会进入CLOSED状态，TCP连接断开，四次挥手结束。
从这个例子还可以看出，发送端是1K1K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），在底层通讯中这些数据可能被拆成很多数据包来发送，但是一个数据包有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。
常见问题：
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为什么建立连接时要三次握手而不是两次？
在谢希仁的《计算机网络》中是这样说的：
为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。
在书中同时举了一个例子，如下：
“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。”
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为什么断开连接的最后 A 要等 2MSL 才从
TIME_WAIT状态变为CLOSED状态？这是为了确保 B 收到收到 A 发送的最后的 ACK 报文，因为这个报文有可能丢失，因而处在
LAST_ACK状态的 B 就得不到对已发送FIN报文的确认，B 就会重发这段报文，而 A 会在 2MSL 内收到这个重传的报文，然后 A 会重传一次 ACK 确认并重新开始计时。这样可以避免 B 发送完FIN后得不到 A 的确认而一直等待。 -
为什么断开连接要四次挥手而建立连接只要三次？
因为建立连接时 B 可以将同步报文 SYN 和确认报文 ACK 一起发送，而断开连接时是先发送 ACK 确认收到了断开请求，这时可能还有数据需要传，因此FIN在剩余数据传送完毕后才发送。
TCP与UDP的对比
参考：阮一峰的博客和其他资料