TCP与UDP的区别

1.无连接VS面向连接

       UDP是无连接的,TCP面向连接的,这个连接指的就是在运用TCP协议之前,必须先建立TCP连接,在数据传送完毕之后必须释放连接,通俗地将通信的双方知道彼此的存在这个连接是一个虚电路。

影响:

①因为要建立连接所以TCP有建立连接的“三次握手”,所以UDP在发送数据之前时延更加小。

②因为面向连接是端到端的通信,所以多播和广播就只能运用UDP协议。

2.尽最大努力交付VS可靠交付

影响:

UDP不保证可靠交付,当发生丢包的时候不重传,并且不保证数据包按序到达。所以UDP数据报报头小,并且不用维护很多的定时器、连接状态表、算法。

TCP提供可靠交付。保证数据包无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。

3.面向报文VS面向数据流

       UDP面向报文,发送方的UDP应用程序交下来的报文,在添加首部后就向下交付给IP层。UDP对应用层交下来的报文,既不合并,也不拆分,而是保留这些报文的边界。这就是说应用层交给UDP多大的报文,UDP就照样发送,即一次发送一个报文。

       TCP面向字节流,TCP中的“流”指的是流入到进程或从进程流出的字节序列。面向字节流的含义是:虽然应用程序和TCP的交互式一次一个数据块(大小不等),但是TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串的无结构字节流。所以TCP才有滑动窗口机制、Nagle算法等等。因此TCP并不保证发送的数据块和应用层交付的数据块相等,比如应用层交付了10个数据块,但是TCP将此10个数据块合并为4个数据块发送,这是出于效率的考虑,但是字节流是一样的。

4.TCP具有拥塞控制

       拥塞控制是面向全局网络的,和应用程序没有太多的关系。

### 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和有序性。这种机制使得 TCP 适用于对数据完整性和准确性要求较高的场景,例如网页访问、文件传输和电子邮件服务[^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、在线游戏和实时音视频传输[^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、重传机制和流量控制来保证数据的完整性和顺序性,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和顺序性,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和数据完整性的场景,例如网页浏览和文件下载[^3]。 UDP 支持一对一、一对多和多对多的通信模式,能够支持广播和多播等复杂网络通信场景。这种灵活性使得 UDP 成为实时通信和多播传输的理想选择,例如实时音视频传输和网络直播[^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和连接管理。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和准确性要求较高的场景,例如网页访问、文件传输和电子邮件服务。这些场景需要确保数据的完整性和顺序性,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、在线游戏和实时音视频传输。这些场景允许一定程度的数据丢失,但要求低延迟和高传输效率,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 TCPUDP 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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