TCP和UDP的比较
TCP | UDP | |
---|---|---|
是否连接 | 面向连接 | 无连接 |
是否可靠 | 可靠传输,使用流量控制和拥塞控制 | 不可靠传输,不使用流量控制和拥塞控制 |
连接对象个数 | 只能是一对一通信 | 支持一对一,一对多,多对一和多对多交互通信 |
传输方式 | 面向字节流 | 面向报文 |
头部开销 | 头部最小20字节,最大60字节 | 头部开销小,仅8字节 |
适用场景 | 适用于要求可靠传输的应用,例如文件传输 | 适用于实时应用(IP电话、视频会议、直播等) |
TCP(传输控制协议)
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。
它确保在发送方和接收方之间建立可靠的连接,并通过一系列的机制来保证数据传输的完整性和顺序性。
特点:
面向连接:
TCP在传输数据之前,需要先通过三次握手建立连接,确保双方之间的通信是可靠的。
可靠性高:
TCP通过序列号、确认应答、超时重传等机制,确保数据的可靠传输,即使在网络状况不佳的情况下也能保持较高的可靠性。
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。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK);
如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认,那么对应的数据(假设丢失了)将会被重传。面向字节流:
TCP将应用层数据视为无结构的字节流,便于处理各种类型的数据。
TCP不像UDP一样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。
仅支持单播传输:
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,不支持多播和广播传输方式。
提供拥塞控制:
当网络出现拥塞的时候,TCP能够减小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,因为TCP连接的两端都设有缓存,用来临时存放双向通信的数据。
当然,TCP可以立即发送一个数据段,也可以缓存一段时间以便一次发送更多的数据段(最大的数据段大小取决于MSS)
注意:
由于TCP需要建立连接和进行复杂的控制操作,因此相对于UDP来说,其传输效率会稍低一些。
在处理大量并发连接时,需要合理配置TCP参数,以避免资源耗尽或性能下降。
在某些特殊场景下,如实时音视频传输等,可能需要对TCP进行定制化的优化以满足特定需求。
场景:
TCP通常用于需要可靠传输的应用场景,如文件传输、网页浏览等。在这些场景中,数据的完整性和顺序性至关重要,因此需要使用TCP来保证传输的可靠性。
在Web浏览器中浏览网页时,浏览器与Web服务器之间就是通过TCP协议进行通信的。浏览器向服务器发送HTTP请求,服务器通过TCP连接返回HTML页面和其他资源。
UDP(用户数据报协议)
UDP是一种无连接的、不可靠的传输层协议。它不需要在发送方和接收方之间建立连接,直接发送数据报。
特点:
面向无连接:
首先 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。
因此具有较低的延迟和较高的传输效率。
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。
UDP不保证数据的可靠传输,也不进行数据的校验和确认。如果数据包在传输过程中丢失或损坏,接收方将无法得到完整的数据。
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。
无需维护连接状态:
由于UDP是无连接的协议,因此无需维护连接状态,减少了系统的开销。有单播,多播,广播的功能:
UDP 不止支持一对一的传输方式,同样支持一对多,多对多,多对一的方式,也就是说 UDP 提供了单播,多播,广播的功能。
头部开销小,传输数据报文时是很高效的:
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
注意:
由于UDP不保证数据的可靠传输,因此在使用UDP时需要自行处理数据的丢失和重传等问题。
在网络状况不佳的情况下,UDP可能会出现较大的丢包率,影响应用程序的性能和稳定性。因此,在使用UDP时需要对网络状况进行监测和调整。
由于UDP是无连接的协议,因此在使用UDP时需要注意数据的顺序性和完整性,避免出现数据混乱或丢失的情况。
场景:
UDP通常用于实时性要求较高、对可靠性要求较低的应用场景,如实时音视频传输、在线游戏等。在这些场景中,数据的实时性比数据的完整性更重要,因此可以使用UDP来提高传输效率。
在线游戏中,玩家的操作指令需要实时传输到服务器进行处理。由于游戏的实时性要求较高,而且部分数据丢失或延迟对游戏体验的影响相对较小,因此可以使用UDP协议进行通信。
总结
TCP向上层提供面向连接的可靠服务 ,UDP向上层提供无连接不可靠服务。
虽然 UDP 并没有 TCP 传输来的准确,但是也能在很多实时性要求高的地方有所作为
对数据准确性要求高,速度可以相对较慢的,可以选用TCP