TCP与UDP的区别（超详细）

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本文详细对比了TCP与UDP两种协议的不同之处，包括连接性、可靠性、面向数据类型、通信方式等，并介绍了TCP的拥塞控制机制及UDP的应用场景。

总结

  1. TCP是面向连接的，UDP是无连接的
  2. TCP是可靠的，UDP是不可靠的
  3. TCP是面向字节流的，UDP是面向数据报文的
  4. TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一，一对多，多对多
  5. TCP报文首部20个字节，UDP首部8个字节
  6. TCP有拥塞控制机制，UDP没有
  7. TCP协议下双方发送接受缓冲区都有，UDP并无实际意义上的发送缓冲区，但是存在接受缓冲区
TCP是面向连接的，UDP是无连接的

在TCP协议进行网络通信时，需要先建立连接，也就是说需要先将客户端与服务器的连接连好，然后在进行数据交互。

服务器的listen()函数和accept() 函数确保了连接的建立

  • 1

因为使用TCP协议时，Linux内核协议栈为TCP连接创建了两个队列

1. 半连接队列：用来保存处于SYN_SENT 和 SYN_RECV状态的请求
2. 全连接队列：accept队列，用来保存正在数据交互（established状态）的客户端连接

  • 1
  • 2

全连接队列长度 == 套接字函数listen()的第二个参数+1

TCP是可靠的，UDP是不可靠的

TCP使用一下方式保证自身发送接受数据可靠

  1. 数据包校验（16为数据校验和）防止发送过来的数据是错误数据
  2. 确认序列号，对失序报文进行重排
  3. 丢弃重复数据包，防止数据冗余重复
  4. 确认应答机制，接收方接受数据之后会发送一个确认
  5. 超时重传机制，发送方发出数据后会启动一个定时器，超过该定时器时间依旧未收到对方确认，便会重新发送该数据
  6. 流量控制（16位窗口大小）确保接收方收到的数据在自身缓冲区中不会溢出
  7. 拥塞控制，保证数据在网络中传播的可靠性，降低丢包的概率，提高TCP的可靠性

UDP没有上述TCP机制
8. 并且如果校验和出错，则UDP会将该报文丢弃

TCP面向字节流，UDP面向数据报

面向字节流是以字节为单位发送数据，并且一个数据包可以以字节大小来拆分成多个数据包，以方便发送。
TCP可以先将数据存放在发送缓冲区中，可以等待数据到一定大小发送，也可以直接发送，没有固定大小可言。
UDP需要每次发送都需要发送固定长度的数据包，如果长度过长需要应用层协议主动将其裁剪到适合长度。

TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一，一对多，多对多

TCP需要双方建立连接，所以需要点对点通信。
UDP则无需这么复杂。

TCP有拥塞控制机制，UDP没有

TCP的拥塞控制可是保证了TCP协议在网络中传输的可靠性，降低重传和丢包的概率。UDP不存在。

TCP协议下双方发送接受缓冲区都有，UDP并无实际意义上的发送缓冲区，但是存在接受缓冲区

两者都是全双工，但是UDP需要将自身发送数据先转给Linux内核，然后再由内核发送出去。TCP则是运用自身的滑动窗口来发送数据，并且保证了数据的可靠性。

什么时候选TCP or UDP

对某些实时性要求比较高的情况，选择UDP，比如游戏，媒体通信，实时视频流（直播），即使出现传输错误也可以容忍；其它大部分情况下，HTTP都是用TCP，因为要求传输的内容可靠，不出现丢失

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综上所述，TCP适用于对数据传输的可靠性和有序性要求较高的场景，如文件传输、网页浏览等。UDP适用于实时性要求较高、对传输可靠性要求不高的场景，如实时游戏、视频通话等。UDP没有拥塞控制和流量控制的机制，传输效率较高，适用于实时性要求较高的应用，如视频流和音频流。，以适应网络的状况，这使得它在传输大量数据或要求高可靠性的场景下更为适用。UDP的头部开销相对较小，只包含基本的源端口、目标端口、长度和校验和字段。：不可靠、无连接、传输效率高（丢失、重复、乱序）、丢失数据的重传等来确保数据的可靠性。
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### HTTP 与 TCP/UDP 的区别 HTTP（HyperText Transfer Protocol）是一种应用层协议，用于从 Web 服务器传输超文本到本地浏览器的传送过程。它定义了客户端和服务器之间如何通过请求和响应的方式进行数据交换。HTTP 协议本身并不负责数据的可靠传输，而是依赖于底层的传输层协议（如 TCP 或 UDP）来实现数据传输[^1]。 TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，它确保数据在发送和接收之间按顺序完整地传输。TCP 在数据传输之前需要建立连接，并通过确认机制、流量控制和拥塞控制等手段保证数据的可靠性和完整性。HTTP 通常基于 TCP 协议实现，因为其需要确保数据的完整性和顺序性[^1]。 UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，它不提供数据包分组、组装和排序的功能，因此无法保证数据的安全完整到达。UDP 适用于需要快速传输数据的场景，例如实时音视频通信、网络游戏等。虽然 HTTP 通常基于 TCP 实现，但在某些特定场景下，也可以基于 UDP 来实现，例如 HTTP/3 使用的 QUIC 协议就基于 UDP，以减少延迟[^2]。 从协议层级来看，HTTP 位于 OSI 模型的应用层，而 TCP 和 UDP 则位于传输层。HTTP 依赖于 TCP 或 UDP 来实现数据的传输，而 TCP 和 UDP 又依赖于 IP 协议进行网络层的数据路由。TCP 提供了可靠的连接，而 UDP 则提供了更快但不可靠的传输[^3]。 从通信方式来看，HTTP 通常是客户端-服务器模型，客户端发送请求，服务器响应请求。而 TCP 是一种面向连接的协议，必须在通信前建立连接，而 UDP 则无需建立连接，数据随时都可以发送，只提供发送封包（Datagram）的能力[^3]。 以下是一个简单的 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("Server is listening...") conn, addr = server_socket.accept() print(f"Connected by {addr}") data = conn.recv(1024) print(f"Received: {data.decode()}") conn.sendall(b"Hello from server") conn.close() ``` 以下是对应的 TCP 客户端代码： ```python import socket # 创建 TCP 客户端 client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) client_socket.connect(('localhost', 12345)) client_socket.sendall(b"Hello from client") response = client_socket.recv(1024) print(f"Response: {response.decode()}") client_socket.close() ``` ###
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