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如何理解 UDP 和 TCP? 区别? 应用场景?

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如何理解 UDP 和 TCP? 区别? 应用场景?

一、UDP

UDP(User Datagram Protocol),用户数据包协议,是一个简单的面向数据报的通信协议,即对应用层交下来的报文,不合并,不拆分,只是在其上面加上首部后就交给了下面的网络层

也就是说无论应用层交给UDP多长的报文,它统统发送,一次发送一个报文

而对接收方,接到后直接去除首部,交给上面的应用层就完成任务

UDP报头包括 4 个字段,每个字段占用 2 个字节(即 16 个二进制位),标题短,开销小

特点如下:

  • UDP 不提供复杂的控制机制,利用 IP 提供面向无连接的通信服务
  • 传输途中出现丢包,UDP 也不负责重发
  • 当包的到达顺序出现乱序时,UDP 没有纠正的功能。
  • 并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻,立即按照原样发送到网络上的一种机制。即使是出现网络拥堵的情况,UDP 也无法进行流量控制等避免网络拥塞行为

二、TCP

TCP(Transmission Control Protocol),传输控制协议,是一种可靠、面向字节流的通信协议,把上面应用层交下来的数据看成无结构的字节流来发送

可以想象成流水形式的,发送方 TCP 会将数据放入“蓄水池”(缓存区),等到可以发送的时候就发送,不能发送就等着,TCP 会根据当前网络的拥塞状态来确定每个报文段的大小

TCP报文首部有 20 个字节,额外开销大

特点如下:

  • TCP 充分地实现了数据传输时各种控制功能,可以进行丢包时的重发控制,还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在 UDP 中都没有。
  • 此外,TCP 作为一种面向有连接的协议,只有在确认通信对端存在时才会发送数据,从而可以控制通信流量的浪费。
  • 根据 TCP 的这些机制,在 IP 这种无连接的网络上也能够实现高可靠性的通信( 主要通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现)

三、区别

UDPTCP两者的都位于传输层,如下图所示:

两者区别如下表所示:

TCPUDP
可靠性可靠不可靠
连接性面向连接无连接
报文面向字节流面向报文
效率传输效率低传输效率高
双共性全双工一对一、一对多、多对一、多对多
流量控制滑动窗口
拥塞控制慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
传输效率
  • TCP 是面向连接的协议,建立连接 3 次握手、断开连接四次挥手,UDP 是面向无连接,数据传输前后不连接连接,发送端只负责将数据发送到网络,接收端从消息队列读取

  • TCP 提供可靠的服务,传输过程采用流量控制、编号与确认、计时器等手段确保数据无差错,不丢失。UDP 则尽可能传递数据,但不保证传递交付给对方

  • TCP 面向字节流,将应用层报文看成一串无结构的字节流,分解为多个 TCP 报文段传输后,在目的站重新装配。UDP 协议面向报文,不拆分应用层报文,只保留报文边界,一次发送一个报文,接收方去除报文首部后,原封不动将报文交给上层应用

  • TCP 只能点对点全双工通信。UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信

两者应用场景如下图:

可以看到,TCP 应用场景适用于对效率要求低,对准确性要求高或者要求有链接的场景,而 UDP 适用场景为对效率要求高,对准确性要求低的场景

参考文献