TCP 与 UDP 的区别

计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。这种规则就称之为协议。

TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称，比如：TCP、UDP、IP、FTP、HTTP、ICMP、SMTP 都属于 TCP/IP 族内的协议。

TCP/IP 模型是互联网的基础，它是一系列网络协议的总称。这些协议可以划分为四层，分别为链路层、网络层、传输层和应用层。

• 链路层：负责封装和解封装 IP 报文，发送和接受 ARP/RARP 报文等
• 网络层：负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机
• 传输层：负责对报文进行分组和重组，并以 TCP 或 UDP 协议格式封装报文
• 应用层：负责向用户提供应用程序，比如 HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP 等

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UDP

UDP 协议全称是用户数据报协议，在网络中它与 TCP 协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在 OSI 模型中，在第四层——传输层，处于 IP 协议的上一层。UDP 有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。

1. 面向无连接

   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。

   在发送端，应用层将数据传递给传输层的 UDP 协议，UDP 只会给数据增加一个 UDP 头标识下是 UDP 协议，然后就传递给网络层了；在接收端，网络层将数据传递给传输层，UDP 只去除 IP 报文头就传递给应用层，不会任何拼接操作。

2. 有单播，多播，广播的功能

   UDP 不止支持一对一的传输方式，同时支持一对多，多对多，多对一的方式。

3. UDP 是面向报文的

   发送方的 UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付 IP 层。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。

4. 不可靠性

   首先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。

5. 头部开销小，传输数据报文时是很高效的

   UDP 头部包含了：

   • 两个十六位的端口号，分别为源端口（可选字段）和目标端口
   • 整个数据报文的长度
   • 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

TCP

当一台计算机想要与另一台计算机通讯时，两台计算机之间的通讯需要畅通且可靠，这样才能保证正确收发数据。

TCP 协议全称是传输控制协议，是一种面向连接、可靠的、基于字节流的传输通信协议。

1. TCP 连接过程

   

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   • 第一次握手

   客户端想服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后，客户端便进入 SYN-SENT 状态。

   • 第二次握手

   服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答，该应答也会包含自身的数据通讯初始序号，发送完成后便进入 SYN-RECEIVED 状态

   • 第三次握手

   当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段就进入 ESTABLISHED 状态，服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态，此时连接建立成功。

2. TCP 断开连接

   TCP 是全双工的，在断开连接时两端都需要发送 FIN 和 ACK。

   

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   • 第一次握手

     若客户端 A 认为数据发送完成，则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。

   • 第二次握手

     B 收到连接释放请求后，会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包，并进入 CLOSE_WAIT 状态，此时表明 A 到 B 的连接已经释放，不再接收 A 发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的，所以 B 仍旧可以发送数据给 A。

   • 第三次握手

     B 如果此时还有没发完的数据会继续发送，完毕后会向 A 发送连接释放请求，然后 B 便进入 LAST-ACK 状态。

   • 第四层握手

     A 收到释放请求后，向 B 发送确认应答，此时 A 进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL（最大段生存期，指报文段在网络中生存的时间，超时会被抛弃） 时间，若该时间段内没有 B 的重发请求的话，就进入 CLOSED 状态。当 B 收到确认应答后，也便进入 CLOSED 状态。

3. TCP 协议的特点

   • 面向连接

     面向连接，是指发送数据之前必须在两端建立可靠的连接。建立连接，是为数据的可靠性打下了基础。

   • 仅支持单播

     每条 TCP 传输连接只能有两个端点，只能进行点对点的数据传输，不支持多播和广播。

   • 面向字节流

     TCP 不像 UDP 那样一个个报文独立地传输，而是在不保留报文边界的情况下以字节流方式进行传输。

   • 可靠传输

     对于可靠传输，判断丢包、误码靠的是 TCP 的段编号以及确认号。TCP 为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。

   • 提供拥塞控制

     当网络出现拥塞的时候，TCP 能够减少向网络注入数据的速率和数量，缓解拥塞。

   • TCP 提供全双工通信

     TCP 允许通信双方的应用程序在任何时候都能发送数据。

TCP 和 UDP 的比较

	UDP	TCP
是否连接	无连接	面向连接
是否可靠	不可靠传输，不使用流量控制和拥塞控制	可靠传输，使用流量控制和拥塞控制
连接对象个数	支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信	只能是一对一通信
传输方式	面向报文	面向字节流
首部开销	首部开销小，仅 8 字节	首部最小 20 字节，最大 60 字节
适用场景	适用于实时应用（IP 电话、视频会议、直播等）	适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输