一、TCP與UDP簡(jiǎn)介

? ?首先咱們弄清楚，TCP協(xié)議和UDP協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的聯(lián)系，很多人犯糊涂了， 一直都是說(shuō)TCP協(xié)議與UDP協(xié)議的區(qū)別，我覺(jué)得這是沒(méi)有從本質(zhì)上弄清楚網(wǎng)絡(luò)通信！

TCP/IP協(xié)議是一個(gè)協(xié)議簇。里面包括很多協(xié)議的，UDP只是其中的一個(gè)， 之所以命名為T(mén)CP/IP協(xié)議，因?yàn)門(mén)CP、IP協(xié)議是兩個(gè)很重要的協(xié)議，就用他兩命名了。

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型

? ? ? ? 計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要相互通信，雙方就必須基于相同的方法。比如，如何探測(cè)到通信目標(biāo)、由哪一邊先發(fā)起通信、使用哪種語(yǔ)言進(jìn)行通信、怎樣結(jié)束通信等規(guī)則都需要事先確定。不同的硬件、操作系統(tǒng)之間的通信，所有的這一切都需要一種規(guī)則。而我們就把這種規(guī)則稱(chēng)為協(xié)議（protocol）。

? ? ? ?TCP/IP 是互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各類(lèi)協(xié)議族的總稱(chēng)，比如：TCP，UDP，IP，F(xiàn)TP，HTTP，ICMP，SMTP 等都屬于 TCP/IP 族內(nèi)的協(xié)議。

? ? ? ?TCP/IP模型是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它是一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的總稱(chēng)。這些協(xié)議可以劃分為四層，分別為鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。

• 鏈路層：負(fù)責(zé)封裝和解封裝IP報(bào)文，發(fā)送和接受ARP/RARP報(bào)文等。

• 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)路由以及把分組報(bào)文發(fā)送給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。

• 傳輸層：負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)文進(jìn)行分組和重組，并以TCP或UDP協(xié)議格式封裝報(bào)文。

• 應(yīng)用層：負(fù)責(zé)向用戶(hù)提供應(yīng)用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。

在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)通信的建立必須是在通信雙方的對(duì)等層進(jìn)行，不能交錯(cuò)。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)在發(fā)送端時(shí)經(jīng)過(guò)各層時(shí)都要附加上相應(yīng)層的協(xié)議頭和協(xié)議尾（僅數(shù)據(jù)鏈路層需要封裝協(xié)議尾）部分，也就是要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議封裝，以標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)層所用的通信協(xié)議。接下去介紹TCP/IP 中有兩個(gè)具有代表性的傳輸層協(xié)議----TCP 和 UDP。

二、TCP協(xié)議

1.1 定義

TCP（TransmissionControl Protocol）傳輸控制協(xié)議。

是一種可靠的、面向連接的協(xié)議（eg:打電話(huà)）、傳輸效率低全雙工通信（發(fā)送緩存&接收緩存）、面向字節(jié)流。使用TCP的應(yīng)用：Web瀏覽器；電子郵件、文件傳輸程序。

1.2 特性

1.2.1．是面向連接的協(xié)議

也就是說(shuō)，在收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。一個(gè)TCP連接必須要經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話(huà)”才能建立起來(lái)。接收雙方獨(dú)占一個(gè)通道。

1.2.2．面向字節(jié)流

TCP將應(yīng)用程序看成是一連串的無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流。每個(gè)TCP套接口有一個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)，如果字節(jié)流太長(zhǎng)時(shí)，TCP會(huì)將其拆分進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)字節(jié)流太短時(shí)，TCP會(huì)等待緩沖區(qū)中的字節(jié)流達(dá)到一定程度時(shí)再構(gòu)成報(bào)文發(fā)送出去，TCP發(fā)給對(duì)方的數(shù)據(jù)，對(duì)方在收到數(shù)據(jù)時(shí)必須給矛確認(rèn)，只有在收到對(duì)方的確認(rèn)時(shí)，本方TCP才會(huì)把TCP發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)刪除。

1.2.3．3次握手建立連接，4次握手釋放連接

ACK：TCP報(bào)頭的控制位之一，表示確認(rèn)號(hào)是否有效。只有當(dāng)ACK=1時(shí)，確認(rèn)號(hào)才有效，當(dāng)ACK=0時(shí)，確認(rèn)號(hào)無(wú)效，這時(shí)會(huì)要求重傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。

確認(rèn)號(hào)：用它來(lái)告訴發(fā)送端發(fā)送過(guò)來(lái)的序列號(hào)之前的數(shù)據(jù)段都收到了。比如，確認(rèn)號(hào)為X，則表示前X-1個(gè)數(shù)據(jù)段都收到了。

SYN：同步序列號(hào)，TCP建立連接時(shí)將這個(gè)位置1。

FIN：發(fā)送端完成發(fā)送任務(wù)位，當(dāng)TCP完成數(shù)據(jù)傳輸需要斷開(kāi)時(shí)，提出斷開(kāi)連接的一方將這位置1。

TCP建立連接三次握手過(guò)程

1、主機(jī)A通過(guò)向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)含有同步序列號(hào)的標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段給主機(jī)B ，向主機(jī)B 請(qǐng)求建立連接，通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)段，主機(jī)A告訴主機(jī)B 兩件事：我想要和你通信；你可以用哪個(gè)序列號(hào)作為起始數(shù)據(jù)段來(lái)回應(yīng)我。

2、主機(jī)B 收到主機(jī)A的請(qǐng)求后，用一個(gè)帶有確認(rèn)應(yīng)答(ACK)和同步序列號(hào)(SYN)標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段響應(yīng)主機(jī)A，也告訴主機(jī)A兩件事：我已經(jīng)收到你的請(qǐng)求了，你可以傳輸數(shù)據(jù)了；你要用哪個(gè)序列號(hào)作為起始數(shù)據(jù)段來(lái)回應(yīng)我。

3、主機(jī)A收到這個(gè)數(shù)據(jù)段后，再發(fā)送一個(gè)確認(rèn)應(yīng)答，確認(rèn)已收到主機(jī)B 的數(shù)據(jù)段：我已收到回復(fù)，我現(xiàn)在要開(kāi)始傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)了。

?三、UDP協(xié)議

1.1 定義

UDP（User DatagramProtocol）用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

不可靠的、無(wú)連接的服務(wù)，傳輸效率高（發(fā)送前時(shí)延?。粚?duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多、面向報(bào)文，盡最大努力服務(wù)，無(wú)擁塞控制。使用UDP的應(yīng)用：域名系統(tǒng) (DNS)；視頻流；IP語(yǔ)音(VoIP)。

1.2 特性

1.2.1．無(wú)連接的服務(wù)

UDP是一個(gè)非連接的協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，雙方?jīng)]有專(zhuān)有的通信通道。當(dāng)發(fā)送端想傳送數(shù)據(jù)時(shí)就簡(jiǎn)單地把數(shù)據(jù)扔到網(wǎng)絡(luò)上，并不能保證他們能到達(dá)目的地。接收端由于沒(méi)有與發(fā)送端建立專(zhuān)用的通信通道，因此接收數(shù)據(jù)時(shí)并不能確定是有誰(shuí)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。

1.2.2．面向報(bào)文

?????? 發(fā)送方的UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報(bào)文的邊界。也就是說(shuō)應(yīng)用層交給UDP多長(zhǎng)的報(bào)文，UDP就照樣發(fā)送，即一次發(fā)送一個(gè)報(bào)文。

不同于TCP有緩存機(jī)制。TCP是將發(fā)送的數(shù)據(jù)都看成字節(jié)流，根據(jù)字節(jié)流在緩沖區(qū)存儲(chǔ)的大小來(lái)決定是否發(fā)送，一次發(fā)送的信息不一定是整個(gè)報(bào)文。

使用UDP發(fā)送信息，應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報(bào)文。若報(bào)文太長(zhǎng)，則IP層需要分片，降低效率。若太短，會(huì)是IP太小。

四、TCP與UDP的對(duì)比

1.1、基本區(qū)別

1、TCP面向連接（如打電話(huà)要先撥號(hào)建立連接）。UDP是無(wú)連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接。

2、對(duì)系統(tǒng)資源的要求（TCP較多，UDP少）。TCP需要建立專(zhuān)用的通信通道，還需要校驗(yàn)數(shù)據(jù)等，因此需求的系統(tǒng)資源較大。

3、TCP保證數(shù)據(jù)正確性，TCP丟包會(huì)自動(dòng)重傳，UDP可能丟包，丟包后不會(huì)自動(dòng)重傳。TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道，UDP則是不可靠信道。

4、TCP保證數(shù)據(jù)傳輸有序，UDP不保證。

??? 消息在傳輸過(guò)程中可能會(huì)亂序，后發(fā)送的消息可能會(huì)先到達(dá)，TCP會(huì)對(duì)其進(jìn)行重排序，UDP不會(huì)。

4、TCP面向字節(jié)流，實(shí)際上是TCP把數(shù)據(jù)看成一連串無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流。UDP是面向報(bào)文的

5、UDP沒(méi)有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低（對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用很有用，如IP電話(huà)，實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等）

6、每一條TCP連接只能是點(diǎn)到點(diǎn)的。UDP支持一對(duì)一，一對(duì)多，多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信。

7、TCP首部開(kāi)銷(xiāo)20字節(jié)。UDP的首部開(kāi)銷(xiāo)小，只有8個(gè)字節(jié)

1.2、編程中的區(qū)別

從程序?qū)崿F(xiàn)的角度來(lái)看，可以用下圖來(lái)進(jìn)行描述。?

TCP編程的客戶(hù)端一般步驟是：

　　1、創(chuàng)建一個(gè)socket，用函數(shù)socket()。

　　2、設(shè)置socket屬性?！?/p>

　　3、設(shè)置要連接的對(duì)方的IP地址和端口等屬性。

　　4、連接服務(wù)器，用函數(shù)connect()。

　　5、收發(fā)數(shù)據(jù)，用函數(shù)send()和recv()，或者read()和write()。

　　6、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。　　

　　UDP編程的服務(wù)器端一般步驟是：

　　1、創(chuàng)建一個(gè)socket，用函數(shù)socket()。

　　2、設(shè)置socket屬性。

　　3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數(shù)bind()。

　　4、循環(huán)接收數(shù)據(jù)，用函數(shù)recvfrom()。

　　5、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。

UDP編程的客戶(hù)端一般步驟是：

　　1、創(chuàng)建一個(gè)socket，用函數(shù)socket()。

　　2、設(shè)置socket屬性?！　?/p>

　　4、設(shè)置對(duì)方的IP地址和端口等屬性。

　　5、發(fā)送數(shù)據(jù)，用函數(shù)sendto()。

　　6、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。?

1.3、TCP/UDP應(yīng)用場(chǎng)景

什么時(shí)候應(yīng)該使用TCP：

當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量有要求的時(shí)候，比如：整個(gè)數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確無(wú)誤的傳遞給對(duì)方，這往往用于一些要求可靠的應(yīng)用，比如HTTP、HTTPS、FTP等傳輸文件的協(xié)議，POP、SMTP等郵件傳輸?shù)膮f(xié)議。?
在日常生活中，常見(jiàn)使用TCP協(xié)議的應(yīng)用如下：

瀏覽器，用的HTTP

FlashFXP，用的FTP

Outlook，用的POP、SMTP

Putty，用的Telnet、SSH

QQ文件傳輸

…………

那么什么時(shí)候應(yīng)該使用UDP：

當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量要求不高的時(shí)候，要求網(wǎng)絡(luò)通訊速度能盡量的快，這時(shí)就可以使用UDP。?
比如，日常生活中，常見(jiàn)使用UDP協(xié)議的應(yīng)用如下：

QQ語(yǔ)音

QQ視頻

TFTP

............

五、總結(jié)

• TCP向上層提供面向連接的可靠服務(wù) ，UDP向上層提供無(wú)連接不可靠服務(wù)。

• 雖然 UDP 并沒(méi)有 TCP 傳輸來(lái)的準(zhǔn)確，但是也能在很多實(shí)時(shí)性要求高的地方有所作為。

• 對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求高，速度可以相對(duì)較慢的，可以選用TCP。

出處：

https://www.cnblogs.com/sgxw/archive/2020/09/10/13646579.html

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