TCP和UDP之间的区别

TCP与UDP详解
本文详细对比了TCP与UDP这两种传输层协议的区别。TCP是一种面向连接的、可靠的协议,适用于大量数据传输;而UDP则是一种面向非连接的、不可靠的协议,更适用于小量数据传输。文中还探讨了两种协议的具体应用场景。

转自<http://feinibuke.blog.51cto.com/1724260/340272>

TCP和UDP区别
 
 
TCP
UDP
是否连接
面向连接
面向非连接
传输可靠性
可靠的
不可靠的
应用场合
传输大量的数据
少量数据
速度
 
 OSI 和 TCP/IP 模型在传输层定义两种传输协议:TCP(或传输控制协议)和 UDP(或用户数据报协议)。
UDP
    UDP 与 TCP 的主要区别在于 UDP 不一定提供可靠的数据传输。事实上,该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。UDP 在许多方面非常有效。当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时(其中任意给定数据的重要性相对较低),可使用 UDP。ICQ 短消息使用 UDP 协议发送消息。
    许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。重要的状态信息随可靠的TCP连接发送,而主数据流通过UDP发送。
TCP
    TCP的目的是提供可靠的数据传输,并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢 复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。记住,较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元,因此,数据包可以沿完全不同的路径发 送,即使它们都是同一消息的组成部分。这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似,只是级别更高而已。
    为确保正确地接收数据,TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认(即 ACK)。如果在某个时限内未收到相应的 ACK,将重新传送数据包。如果网络拥塞,这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是,接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包,并在必要 时丢弃它。
TCP与UDP的选择
    如果比较UDP包和TCP包的结构,很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。与TCP协议相同,UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台 主机上的多个应用。一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度,校验码域使其可以进行整体校验。(许多应用只支持UDP,如:多媒体数据 流,不产生任何额外的数据,即使知道有破坏的包也不进行重发。)
    很明显,当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时,TCP协议是当然的选择。当强调传输性能而不是传输的完整性时,如:音频和多 媒体应用,UDP是最好的选择。在数据传输时间很短,以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下,UDP也是一个好的选择,如:DNS交换。把 SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时,UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。TCP丰富的功能有时会导致不可预料 的性能低下,但是我们相信在不远的将来,TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。
 
TCP协议和UDP协议特性区别总结:
     1. TCP协议在传送数据段的时候要给段标号;UDP协议不
     2. TCP协议可靠;UDP协议不可靠
     3. TCP协议是面向连接;UDP协议采用无连接
     4. TCP协议负载较高,采用虚电路;UDP采用无连接
     5. TCP协议的发送方要确认接收方是否收到数据段(3次握手协议)
     6. TCP协议采用窗口技术和流控制
### 三层结构下的TCPUDP协议区别分析 #### 是否面向连接 TCP是一种面向连接的协议,在数据传输前必须通过三次握手建立连接,确保通信双方准备好进行数据交换。而UDP是无连接的协议,发送数据之前不需要建立连接,直接发送数据包即可[^2]。 #### 可靠性 TCP提供可靠的数据传输服务,它通过确认机制、重传机制以及流量控制等手段确保数据能够完整、有序地到达接收端。相比之下,UDP不保证数据的可靠传输,可能会出现丢包的情况,适用于对实时性要求较高的应用[^1]。 #### 数据传输方式 TCP采用流模式,即将数据视为连续的字节流进行处理,接收方接收到的数据与发送方发出的数据是一致的,但具体的数据分段由TCP自动完成。UDP则采用数据报模式,每个数据报独立发送,接收方接收到的是一个个独立的数据报,每个数据报都包含完整的源地址目的地址信息[^1]。 #### 连接对象数量 由于TCP是面向连接的,因此在一次TCP连接中只能有两个通信实体参与,即客户端服务端,无法实现广播或多播功能。UDP支持一对一、一对多、多对一多对多的交互通信,非常适合于需要同时向多个目标发送相同信息的应用场景[^3]。 #### 对应用报文的处理 TCP对应用层提交的连续字节流会进行适当的划分,形成适合网络传输的小块数据,并为每个小块分配序号以便于接收端重组。UDP则是将应用层的数据作为一个整体来处理,不会对其进行分割或合并操作,保持了原始的应用层报文边界[^4]。 #### 提供的传输服务 TCP向上层提供了可靠的字节流服务,包括错误检测、丢失重传、延迟排序等功能,确保数据准确无误地送达。UDP提供的则是不可靠的数据报服务,仅负责将数据报从一个主机传送到另一个主机,不对数据的完整性做任何保证[^3]。 #### 首部格式 TCP首部相对复杂,除了基本的端口号外还包括序列号、确认号、窗口大小等多个字段,用以支持其复杂的控制功能。UDP首部非常简单,仅有8个字节长,包含四个两字节长度的字段:源端口、目的端口、长度校验,这使得UDP头部开销较小。 #### 系统资源消耗 TCP因为要维护连接状态、执行错误恢复等任务,所以相对于UDP来说需要更多的系统资源。对于资源有限的设备或者对性能有较高要求的应用场合,选择UDP可能更加合适[^1]。 #### 适用场景 综上所述,TCP更适合那些要求高可靠性且可以容忍一定延迟的应用,如网页浏览、文件下载等;而UDP则适用于那些更看重低延迟而非绝对可靠性的应用,例如在线视频会议、实时游戏等多媒体通信领域[^2]。 ```python # TCP Server Example import socket def start_server(): # 创建socket对象 server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 绑定IP地址端口 server_socket.bind(('localhost', 9999)) # 开始监听 server_socket.listen(5) print("Server is listening on port 9999...") while True: # 接受连接 client_socket, addr = server_socket.accept() print(f"Connection from {addr}") # 接收数据 data = client_socket.recv(1024) print(f"Received: {data.decode()}") # 回复数据 client_socket.sendall(b'Hello Client') # 关闭连接 client_socket.close() if __name__ == '__main__': start_server() ``` ```python # TCP Client Example import socket def send_message(): # 创建socket对象 client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 连接到服务器 client_socket.connect(('localhost', 9999)) # 发送数据 client_socket.sendall(b'Hello Server') # 接收响应 response = client_socket.recv(1024) print(f"Received: {response.decode()}") # 关闭连接 client_socket.close() if __name__ == '__main__': send_message() ```
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