TCP和UDP的区别

2019/04/10 10:10
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前言

我们都知道TCP和UDP作为传输协议,被广泛应用于网络通信。这些基础的网络知识也是需要了解,既然两种传输协议都可以用于通信,那它们两者又有何区别。本文将以下面5个点进行对比:

  • 连接特点
  • 交互通信
  • 数据处理
  • 传输服务
  • 报头开销

UDP和TCP在TCP/IP模型中的位置

在比较这两者的区别之前,有必要了解下TCP/IP模型,这有利于我们理解下面的内容。

网络模型并非一开始就有的,在网络发展初期,网络协议都是互联网公司自己定义的。由于各家公司的网络协议不同,没有统一标准的网络协议来规定,各个公司的协议都不能互通。这对于网络发展很不利,为了解决这个问题,国际标准化组织 1984 提出的模型标准,简称 OSI(Open Systems Interconnection Model),这是一个标准,并非实现。TCP/IP 协议就是基于此模型设计。

TCP/IP模型是一个四层模型,自底而上分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层

  • 网络接口层:实现网卡接口的网络驱动程序,以处理数据在物理媒介(比如以太网、令牌环等)上的传输
  • 网络层:实现数据包的选路和转发
  • 传输层:为主机的应用程序提供端到端的通信,传输层只关心通信的起始端和目的端,而不在乎数据包的中转过程
  • 应用层:负责处理应用程序的逻辑

连接特点

UDP

UDP是一种无连接的传输层协议,因为在使用UDP发送报文段时,发送端和接收端的传输层实体之间没有进行握手。所谓的握手,就是发送端和接收端通过发送一些特定的报文段来互相确认,从而为发送做准备。由于UDP可以不用任何准备即可进行数据数据传输,因此UDP的数据传输速度会比TCP快。

TCP

TCP是一种面向连接的传输层协议,网络系统需要在两台计算机之间发送数据之前先建立连接。类似于我们打电话一样,通信之前需要呼叫和应答。其过程分为建立连接(三次握手)、使用连接(数据传输)、释放连接(四次挥手)三个过程。由于这些机制,TCP数据传输会比UDP可靠,即确保双方都互通后再发送数据,保证数据包能够完整的发送过去。

交互通信

UDP

UDP是无连接的传输协议,不需要维护连接状态,包括收发状态,可以实现一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信。

TCP

TCP是面向连接的传输协议,发送数据需要双方建立连接,属于端到端的通信,实现的是一对一的交互通信。

数据处理

UDP

UDP是面向报文的。发送端的传输层对应用层交下来的报文,在添加报头后就向下交付给IP层。既不拆分,也不合并,而是保留这些报文的边界。接收端传输层接收到报文会去掉报头,将数据部分交给应用层。

TCP

TCP是面向字节流的。发送端的应用层将数据字节流交付到传输层的缓存区,根据发送策略对字节流分片,添加报头发送TCP报文。接收端传输层收到报文后,去掉报头存储到接收缓存。接收缓存将字节流片段交给应用层,应用层再将字节流片段重组还原为可用的数据。

传输服务

UDP

UDP提供无连接的不可靠服务。在发送端到接收端的传递过程中出现数据包丢失或接收误码的情况,协议本身并不能做出任何检测或提示。UDP只是尽可能快地把数据扔到网络上,并不保证数据包的完整性。因此UDP没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段。

TCP

TCP提供面向连接的可靠服务。在发送端到接收端的传递过程中出现数据包丢失或接收误码的情况,接收端在定时器超时后没有收到相应的确认,发送端会重新发送数据包。TCP连接每一方的接收缓冲空间大小都固定,接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据,TCP在此基础上提供流量控制,防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

报头开销

UDP

UDP传输的段有8个字节的报头和有效载荷字段构成。UDP报头由4个域组成,其中每个域各占用2个字节,具体包括源端口号、目标端口号、数据报长度、校验和。

  • 端口号:使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道
  • 长度:数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数
  • 校验和:使用报头中的校验值来保证数据的安全

TCP

TCP传输的段有最小20字节的报头和有效载荷字段构成。TCP具体组成包括端口号、序号、确认号、保留域、标志域、窗口、校验和、紧急指针构成,另外可扩展首部包括选项和填充。

总结

UDP

特点

  • 无连接
  • 支持一对一,一对多,多对一和多对多的通信
  • 面向报文
  • 不可靠传输,不使用流量控制和拥塞控制
  • 报头开销小,仅8字节

应用场景

常用于实时应用。例如视频直播、IP电话,QQ语音和QQ视频就是使用UDP的协议。

TCP

特点

  • 面向连接
  • 一对一通信
  • 面向字节流
  • 可靠传输,使用流量控制和拥塞控制
  • 报头最小20字节,最大60字节

应用场景

常用于对可靠性要求高的通信。例如文件传输。

本文部分配图来源于https://www.bilibili.com/video/av40163489

原文出处:https://www.cnblogs.com/chanwahfung/p/12273717.html

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