TCP与UDP的区别

1.连接可靠两传,应用对首部

  1. 面向连接,提供可靠服务;无连接,尽最大努力交付,不保证可靠交付;
  2. 时效性,工作效率
  3. 字节流,数据报文段
  4. 首部字节20比8,TCP头部长度有20字节的固定部分,选项部分长度不定,但最多40字节,因此TCP头部在20-60字节之间。UDP首部开销小,只有8字节。
  5. UDP支持一对一、一对多、多对多、多对一通信。 而TCP只支持一对一通信。
  6. 应用:
    文件,邮件:即时通讯

在这里插入图片描述
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2.游戏中哪些场景用到tcp/udp协议呢?

为何你不能选用TCP作为游戏开发的网络协议?
通过上面的论述,其实已经很明白了。在注重即时性的游戏中,对于延迟的要求是很苛刻的,我们可以丢包,但是如果我们收到了比丢掉的包更新的包的话,我们完全可以不管丢掉的包。我们只关注当前数据。
这里我们来假设一个最简单的多人游戏的模型。比如一个FPS游戏,你在客户段每次将输入的数据(比如前进,跳跃,开火)发送到服务器端,然后服务器端将玩家当前的位置和情况发回给客户端来做显示。
在这个最简单的模型中,只要有一个包丢失了,所有的东西都必须停下来等包的重发,任何操作都得停掉,你不能移动也不能射击。等到这个包到达的时候,你总算能继续操作了。但是可能你会发现还有一堆等等待重发的包在排队,于是你只好继续等,而且可能你收到的这个重发包对游戏来说已经失去时效性,完全没意义了。这样的游戏你能忍吗?
不幸的是你对TCP协议的这个行为完全无能为力。这是TCP协议的本性,就是它保证了TCP协议的可靠性的。
我们不需要这样无法订制的可靠性协议。我们需要自己进行订制丢包时的处理原则。这也是我们在开发游戏时,避免使用TCP协议的原因。
是否可以混合使用TCP和UDP协议呢?
上面的结论中,我们可以明确知道,一些类似玩家操作,玩家位置的时效性相关数据,我们必须不能使用TCP协议。但是有些数据确是必须保证可靠性的,那我们是否可以使用TCP协议来做同步呢?

这个想法是很好的,我们可以在玩家操作等即时性很强的数据上使用UDP协议,在玩家AI,数据加载,玩家对话等序列性很强的数据上使用TCP。如果你愿意的话,甚至可以为不同的AI创建不同的TCP连接,以免一个AI的丢包会影响的另外一个AI的即时性。

看上去这是一个不错的思路。但是这仅仅是看上去而已。由于TCP和UDP都是基于IP协议的,事实上他们在底层会互相干扰。关于干扰的细节我这里就不详细论述了,想了解的读者可以阅读这篇文章。
结论
我的建议是在游戏中仅仅使用UDP作为网络协议,即使要使用TCP也是自己在UDP的基础上实现一种类TCP的协议。这也是现代游戏中流行的网络架构。

### 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() ```
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