TCP和UDP

TCP和UDP的比较

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