TCP 与 UDP的区别

TCP与UDP套接字特性对比分析
本文详细阐述了TCP和UDP套接字的主要特征。TCP是面向连接的,确保数据不会丢失并按序传输,但可能存在传输速度与接收速度不匹配的问题。而UDP则是面向消息的,强调快速传输,但数据可能会丢失或损坏,且每次传输有明确的数据边界。在性能与可靠性之间,开发者可以根据具体需求选择适合的协议。

一、TCP的套接字特征: 

 TCP是面向连接的

1. 传输过程中数据不会消失

2. 按序传输数据

3. 传输的数据不存在数据边界

传输过程中数据不会消失的含义:

        如果read函数读取速度比接受数据的速度慢,则 缓冲有可能被填满。 此时套接字无法再接收数据,即使这样也不会发生数据丢失,因为传输端套接字将停止传输。 面向连接的套接字会根据接收端的状态传输数据,如果传输出错还会提供重传服务。 因此,面向连接的套接字除特殊情况外不会发生数据丢失。

不存在数据边界的含义:

        收发数据的套接字内部有缓冲,可以理解为字节数组。 通过套接字传输的数据将保存到该数组。收到数据 并不意味着马上调用 read函数。 只要不超过数组容量,则 有可能在数据填充缓冲后通过1次read函数调用读取全部, 也有可能分成多次read函数调用进行读取。 面向连接的套接字中,read函数和write函数的调用次数并无太大的意义。所以说 面向连接的套接字不存在数据边界。

面向连接的套接字,必须 一 一对应。 

可靠的、按序传递的、基于字节的面向连接的数据传输方式

二、UDP套接字的特征: 

 UDP是面向消息的

1. 强调快速传输而非传输顺序

2. 传输的数据可能丢失也可能损毁

3. 传输的数据有数据边界

4. 限制每次传输的数据大小

有数据边界的含义:

        存在数据边界是 接受数据的次数  和  传输次数相同。

只需要一个UDP套接字,就可以向任意主机传输数据

不可靠的、不按序的、 以数据的高速传输为目的的套接字

三、TCP 与 UDP 的比较:

1. UDP的可靠性虽然比不上TCP,但也不会像想象中那么频繁地发生数据损毁。因此在更重视性能而非可靠性的情况下,UDP是一种很好的选择。

2. 为了提供可靠的数据传输服务,TCP在不可靠的IP层进行流控制,而UDP就缺少这种流控制机制。流控制  是  区分UDP 和 TCP的 最重要的标志。

3. TCP比UDP慢的原因:

        收发数据前后,进行的链接设置及清楚过程

        收发数据过程中,为保证可靠性而添加的流控制

4. 如果收发的数据量小,但是需要频繁连接时,UDP比TCP更高效。

 

 

### 3.1 协议特性连接方式 TCP 是一种面向连接的协议,通信双方在传输数据前必须通过三次握手建立连接,确保数据传输的可靠性有序性。这种机制使得 TCP 适用于对数据完整性准确性要求较高的场景,例如网页访问、文件传输电子邮件服务[^4]。 UDP 是一种无连接的协议,数据发送方直接将数据报发送给接收方,而无需预先建立连接。这种方式减少了通信延迟,但牺牲了可靠性。UDP 的设计轻量高效,首部仅需 8 字节,适合实时性要求高的应用,例如视频会议、在线游戏实时音视频传输[^2]。 ### 3.2 数据传输可靠性 TCP 采用面向字节流的方式传输数据,发送端将数据分解为多个小的数据报文,并确保接收端按顺序接收。TCP 通过确认机制、重传机制流量控制来保证数据的完整性顺序性,避免数据丢失或损坏[^3]。 UDP 采用基于数据报的方式传输数据,发送端将整个数据报直接发送出去,接收端按数据报接收。UDP 不保证数据的可靠性顺序性,因此在传输过程中可能会出现数据包丢失或乱序的情况。然而,这种机制减少了传输延迟,提高了传输效率[^3]。 ### 3.3 通信模式网络支持 TCP 支持点对点通信,即一对一的通信模式。这种模式适用于需要稳定连接数据完整性的场景,例如网页浏览文件下载[^3]。 UDP 支持一对一、一对多多对多的通信模式,能够支持广播多播等复杂网络通信场景。这种灵活性使得 UDP 成为实时通信多播传输的理想选择,例如实时音视频传输网络直播[^2]。 ### 3.4 流量控制拥塞控制 TCP 具备拥塞控制机制,能够根据网络状况动态调整数据传输速率,避免网络拥塞。这种机制确保了 TCP 在高负载网络环境下的稳定性,但可能会影响传输效率[^3]。 UDP 没有拥塞控制机制,数据传输速率不受网络状况的影响。这种设计使得 UDP 在实时性要求高的场景中表现更佳,但也可能导致网络拥塞。 ### 3.5 报文头部传输效率 TCP 的报文头部长度为 20-60 字节,包含多个字段用于控制数据传输连接管理。这种设计增加了协议的复杂性,但也提高了数据传输的可靠性[^3]。 UDP 的报文头部长度仅为 8 字节,结构简单,减少了传输开销。这种设计使得 UDP 在传输效率方面优于 TCP,但缺乏可靠性保障。 ### 3.6 应用场景性能需求 TCP 适用于对数据完整性准确性要求较高的场景,例如网页访问、文件传输电子邮件服务。这些场景需要确保数据的完整性顺序性,因此 TCP 是更合适的选择。 UDP 适用于对实时性要求较高的场景,例如视频会议、在线游戏实时音视频传输。这些场景允许一定程度的数据丢失,但要求低延迟高传输效率,因此 UDP 是更合适的选择。 ### 代码示例:TCP UDP 通信的简单实现 以下代码展示了如何使用 Python 实现 TCP UDP 通信的基本功能。 #### TCP 通信示例 ```python import socket # 创建 TCP 服务器 server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) server_socket.bind(('localhost', 12345)) server_socket.listen(1) print("TCP Server is listening...") # 接受客户端连接 client_socket, addr = server_socket.accept() print(f"Connected by {addr}") # 接收数据 data = client_socket.recv(1024) print(f"Received: {data.decode()}") # 发送响应 client_socket.sendall(b"Hello from TCP Server") # 关闭连接 client_socket.close() server_socket.close() ``` ```python import socket # 创建 TCP 客户端 client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) client_socket.connect(('localhost', 12345)) # 发送数据 client_socket.sendall(b"Hello from TCP Client") # 接收响应 response = client_socket.recv(1024) print(f"Received: {response.decode()}") # 关闭连接 client_socket.close() ``` #### UDP 通信示例 ```python import socket # 创建 UDP 服务器 server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) server_socket.bind(('localhost', 12345)) print("UDP Server is listening...") # 接收数据 data, addr = server_socket.recvfrom(1024) print(f"Received: {data.decode()} from {addr}") # 发送响应 server_socket.sendto(b"Hello from UDP Server", addr) # 关闭连接 server_socket.close() ``` ```python import socket # 创建 UDP 客户端 client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 发送数据 client_socket.sendto(b"Hello from UDP Client", ('localhost', 12345)) # 接收响应 response, addr = client_socket.recvfrom(1024) print(f"Received: {response.decode()}") # 关闭连接 client_socket.close() ```
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值