TCP与UDP的区别

 

两种不同的协议而已,UDP实现起来相对比TCP更加的简单.  TCP-有连接,所以握手过程会消耗资源,过程为可靠连接,不会丢失数据,适合大数据量交换UDP-非可靠连接,会丢包,没有校验,速度快,无须握手过程   简单点讲UDP把需要发送的包往网络上一扔就不管它了,主要用于一些突发的小数据包,比如OICQ;而TCP还要实现差错控制、流量控制等,主要用于持续的数据流,比如HTTP、FTP等协议。   目前在中国宽带有线网上开展的一些业务,如视频、咨询、股票等(用computer接受,需要特殊硬件卡),用的几乎全都是UDP协议,这是基于UCP的 单向特性;至于互联网上,UDP协议相对TCP协议的应用就少得多,因为TCP协议的双向互动特性能满足用户的实时需求,而UDP则太过于被动,UDP协 议的突出之处是在它的强大的组播及广播功能上,做到‘一呼百应’。  技术上讲,实现起来区别不大,tcp需要首先建立连接,而udp只要绑定端口发送就行,tcp如果建立连接以后,能够保证传送的数据包次序,而udp则不能保证数据包到达的先后次序,甚至会丢包,就这点而言,udp的客户端所要做的接收工作要更复杂(如接收文件等)   通常我们在说到网络编程时默认是指TCP编程,即用前面提到的socket函数创建一个socket用于TCP通讯,函数参数我们通常填为SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),这表示建立一个socket用于流式网络通讯。  

通过查看socket的man手册可以看到socket函数的第一个参数的值可以为下面这些值:  

 Name                              Purpose   

PF_UNIX, PF_LOCAL     Local communication  

PF_INET                         IPv4 Internet protocols  

PF_INET6                       IPv6 Internet protocols

PF_IPX                           IPX - Novell protocols  

PF_NETLINK                  Kernel user interface device   

PF_X25                           ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol  

PF_AX25                         Amateur radio AX.25 protocol

PF_ATMPVC                    Access to raw ATM PVCs

PF_APPLETALK             Appletalk   

PF_PACKET                    Low level packet interface     

第二个参数支持下列几种值:   SOCK_STREAM  Provides sequenced, reliable, two-way, connection-based byte streams. An out-of-band data transmission mechanism may be sup‐ported.   SOCK_DGRAM  Supports datagrams (connectionless, unreliable messages of a fixed maximum length).  

从这里可以看出,SOCK_STREAM这种的特点是面向连接的,即每次收发数据之前必须通过connect建立连接,也是双向的,即任何一方都可以收发数据,协议本身提供了一些保障机制保证它是可靠的、有序的,即每个包按照发送的顺序到达接收方。  而SOCK_DGRAM这种是User Datagram Protocol协议的网络通讯,它是无连接的,不可靠的,因为通讯双方发送数据后不知道对方是否已经收到数据,是否正常收到数据。任何一方建立一个socket以后就可以用sendto发送数据,也可以用recvfrom接收数据。根本不关心对方是否存在,是否发送了数据。它的特点是通讯速度比较 快。大家都知道TCP是要经过三次握手的,而UDP没有。  基于上述不同,UDP和TCP编程步骤也有些不同,如下:

TCP编程的服务器端一般步骤是:  

 1、创建一个socket,用函数socket();  

2、设置socket属性,用函数setsockopt(); *可选  

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();

 4、开启监听,用函数listen();  

5、接收客户端上来的连接,用函数accept();  

6、收发数据,用函数send()和recv(),者read()和write();

7、关闭网络连接;

 8、关闭监听;   

 TCP编程的客户端一般步骤是:  

 1、创建一个socket,用函数socket();

 2、设置socket属性,用函数setsockopt();*可选  

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();*可选

4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性;

5、连接服务器,用函数connect();  

6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();

7、关闭网络连接;     

与之对应的UDP编程步骤要简单许多,分别如下:   

UDP编程的服务器端一般步骤是:

1、创建一个socket,用函数socket();  

2、设置socket属性,用函数setsockopt();*可选  

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();

4、循环接收数据,用函数recvfrom();

5、关闭网络连接;     

UDP编程的客户端一般步骤是:   

1、创建一个socket,用函数socket();  

2、设置socket属性,用函数setsockopt();*可选  

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();*可选

4、设置对方的IP地址和端口等属性;

5、发送数据,用函数sendto();

6、关闭网络连接;

 

TCP和UDP是OSI模型中的运输层中的协议。TCP提供可靠的通信传输,而UDP则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输。

 

 

UDP(User Datagram Protocol)

        UDP不提供复杂的控制机制,利用IP提供面向无连接的通信服务。并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻,立刻按照原样发送到网络上的一种机制。

        即使是出现网络拥堵的情况下,UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为。此外,传输途中如果出现了丢包,UDO也不负责重发。甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。如果需要这些细节控制,那么不得不交给由采用UDO的应用程序去处理。换句话说,UDP将部分控制转移到应用程序去处理,自己却只提供作为传输层协议的最基本功能。UDP有点类似于用户说什么听什么的机制,但是需要用户充分考虑好上层协议类型并制作相应的应用程序。

 

TCP(Transmission Control Protocol)

        TCP充分实现爱呢了数据传输时各种控制功能,可以进行丢包的重发控制,还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在UDP中都没有。此外,TCP作为一种面向有连接的协议,只有在确认通信对端存在时才会发送数据,从而可以控制通信流量的浪费。

        TCP通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。此处不一一叙述。

 

TCP与UDP如何加以区分使用?

        TCP用于在传输层有必要实现可靠性传输的情况。由于它是面向有连接并具备顺序控制、重发控制等机制的。所以它可以为应用提供可靠传输。

        另一方面,UDP主要用于那些对高速传输和实时性有较高要求的通信或广播通信。举一个IP电话进行通话的例子。如果使用TCP,数据在传送途中如果丢失会被重发,但是这样无法流畅地传输通话人的声音,会导致无法进行正常交流。而采用UDP,它不会进行重发处理。从而也就不会有声音大幅度延迟到达的问题。即使有部分数据丢失,也只是影响某一小部分的通话。此外,在多播与广播通信中也使用UDP而不是UDP。RIP、DHCP等基于广播的协议也要依赖于UDP。

 

TCP与UDP区别总结:

1、TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接

 

2、TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;UDP尽最大努力交付,即不保证可靠交付
3、TCP面向字节流,实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
UDP没有拥塞控制,因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低(对实时应用很有用,如IP电话,实时视频会议等)
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小,只有8个字节

 

6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道

### 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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