UDP server client 和TCP server client 的异同,代码逻辑异同

最新推荐文章于 2025-04-29 00:14:15 发布

越甲八千

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分类专栏：网络文章标签： udp tcp/ip 网络协议

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相同点

基本功能目标：二者的主要目的都是实现网络中不同节点之间的数据通信。无论是 UDP 还是 TCP，客户端都负责发起请求并发送数据，服务器端则接收客户端的数据，并根据需要返回响应。
网络编程基础步骤：都需要完成一些基础的网络编程操作。例如，都要创建套接字（socket），这是进行网络通信的基础；都需要指定服务器的地址和端口号，以便客户端能够找到服务器进行通信；在通信结束后，都需要关闭套接字以释放系统资源。

不同点

连接特性

UDP
- 无连接：UDP 的服务器和客户端之间不需要建立连接。客户端可以随时向服务器发送数据，服务器也可以随时接收来自客户端的数据，不需要提前进行握手协商。这种无连接的特性使得 UDP 的通信过程更加简单快速，开销较小。
- 不保证顺序：由于没有连接的约束，UDP 数据包在传输过程中可能会出现乱序的情况，即后发送的数据包可能先到达。
- 不可靠传输：UDP 不保证数据一定能到达目的地，也不保证数据的完整性。如果数据包在传输过程中丢失或损坏，UDP 不会进行重传。
TCP
- 面向连接：TCP 的服务器和客户端在进行数据传输之前，需要通过三次握手建立连接。在连接建立后，双方才能进行数据的传输，通信结束后还需要通过四次挥手关闭连接。这种连接机制确保了数据传输的可靠性和有序性。
- 保证顺序：TCP 会对发送的数据包进行编号，并按照顺序进行传输和接收。如果数据包在传输过程中出现乱序，TCP 会自动进行排序，确保接收方按照发送方的顺序接收到数据。
- 可靠传输：TCP 提供了确认机制、重传机制和滑动窗口机制等，确保数据能够可靠地到达目的地。如果数据包在传输过程中丢失或损坏，TCP 会自动重传该数据包，直到接收方正确接收到为止。

数据传输特性

UDP
- 数据报形式：UDP 以数据报（Datagram）的形式进行数据传输，每个数据报都是独立的，包含了完整的源地址、目的地址和数据内容。数据报的大小通常受到网络最大传输单元（MTU）的限制。
- 效率高：由于 UDP 不需要建立连接和维护连接状态，也不需要进行复杂的错误处理和重传机制，因此数据传输的效率较高，适合对实时性要求较高的应用场景，如视频流、音频流、实时游戏等。
TCP
- 字节流形式：TCP 以字节流（Byte Stream）的形式进行数据传输，将应用层的数据看作是无结构的字节序列。TCP 会将数据分割成合适的数据包进行传输，并在接收方将数据包重新组合成完整的字节流。
- 开销大：由于 TCP 需要建立连接、维护连接状态、进行错误处理和重传等操作，因此数据传输的开销较大，传输效率相对较低。但是，TCP 提供的可靠传输保证了数据的完整性和准确性，适合对数据准确性要求较高的应用场景，如文件传输、网页浏览、电子邮件等。

资源占用和性能

UDP
- 资源占用少：UDP 的服务器和客户端不需要维护复杂的连接状态，因此占用的系统资源较少，对服务器的性能要求也相对较低。
- 性能波动大：由于 UDP 不保证数据的可靠性，当网络状况不佳时，可能会出现大量数据包丢失的情况，导致通信质量下降。
TCP
- 资源占用多：TCP 的服务器和客户端需要维护连接状态，包括连接的建立、维护和关闭等操作，因此占用的系统资源较多，对服务器的性能要求也相对较高。
- 性能稳定：TCP 通过可靠传输机制保证了数据的完整性和准确性，即使在网络状况不佳的情况下，也能通过重传机制保证数据的可靠传输，因此通信性能相对稳定。

代码层面

以下从代码层面分析 UDP 和 TCP 的服务器 - 客户端模型的异同：

相同点

基本的套接字创建与地址指定

无论是 UDP 还是 TCP，在代码中都需要创建套接字（socket）对象，这是网络通信的基础。同时，都需要指定服务器的地址和端口，以便客户端能够找到服务器进行通信。

以 Python 为例，创建套接字的代码框架如下：

# UDP 套接字创建
import socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# TCP 套接字创建
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

这里 AF_INET 表示使用 IPv4 地址族，而 SOCK_DGRAM 用于 UDP 套接字，SOCK_STREAM 用于 TCP 套接字。

数据的收发操作

两种协议都需要实现数据的发送和接收功能。客户端需要将数据发送给服务器，服务器接收数据后可能会返回响应，客户端再接收响应。

资源清理

在通信结束后，都需要关闭套接字以释放系统资源。以 Python 为例，关闭套接字的代码如下：

socket.close()

不同点

服务器端代码差异

连接管理

UDP：UDP 是无连接的，服务器不需要进行连接的建立和管理。服务器创建套接字并绑定地址和端口后，就可以直接开始接收客户端的数据。

# UDP 服务器绑定地址和端口
udp_socket.bind(('localhost', 12345))

TCP：TCP 是面向连接的，服务器需要先调用 listen() 方法开始监听客户端的连接请求，然后使用 accept() 方法接受客户端的连接，为每个客户端创建一个新的连接对象进行通信。

# TCP 服务器绑定地址和端口
tcp_socket.bind(('localhost', 12345))
# 开始监听，允许的最大连接数为 1
tcp_socket.listen(1)
# 接受客户端连接
connection, client_address = tcp_socket.accept()

数据接收和发送

UDP：使用 recvfrom() 方法接收数据，该方法会返回数据和发送方的地址；使用 sendto() 方法发送数据，需要指定接收方的地址。

# 接收 UDP 数据
data, client_address = udp_socket.recvfrom(1024)
# 发送 UDP 数据
udp_socket.sendto(data.upper(), client_address)

TCP：使用 recv() 方法接收数据，使用 sendall() 方法发送数据，数据的收发是基于已建立的连接进行的，不需要指定对方地址。

# 接收 TCP 数据
data = connection.recv(1024)
# 发送 TCP 数据
connection.sendall(data.upper())

客户端代码差异

连接操作

UDP：UDP 客户端不需要建立连接，直接使用 sendto() 方法将数据发送到服务器的地址和端口。

# UDP 客户端发送数据
udp_socket.sendto('Hello, UDP Server!'.encode(), ('localhost', 12345))

TCP：TCP 客户端需要使用 connect() 方法与服务器建立连接，只有连接成功后才能进行数据的发送和接收。

# TCP 客户端连接服务器
tcp_socket.connect(('localhost', 12345))
# TCP 客户端发送数据
tcp_socket.sendall('Hello, TCP Server!'.encode())

数据收发

和服务器端类似，UDP 客户端使用 sendto() 和 recvfrom() 方法进行数据的发送和接收，需要指定地址；TCP 客户端使用 sendall() 和 recv() 方法，基于已建立的连接进行数据传输。