TCP vs UDP：传输层双雄的终极对决

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_44727517/article/details/146770917

一、传输层：数据世界的交通指挥官

在OSI七层模型中，传输层扮演着关键角色——确保数据准确送达目标应用。就像快递员需要知道收件人的具体地址和联系方式，传输层通过端口号识别应用程序，并借助两大核心协议TCP和UDP，构建起不同的数据传输模式。

二、TCP：可靠的“快递专线”

1. 核心特性

面向连接：通信前需三次握手建立连接

客户端 → SYN → 服务端  
客户端 ← SYN-ACK ← 服务端  
客户端 → ACK → 服务端

可靠传输：通过确认应答（ACK）、超时重传、序列号机制确保数据完整
流量控制：滑动窗口动态调整发送速率，防止接收方过载
拥塞控制：慢启动、拥塞避免等算法应对网络拥堵

2. 典型应用场景

网页浏览（HTTP/HTTPS）
文件传输（FTP）
电子邮件（SMTP/POP3）

三、UDP：闪电般的“广播信使”

1. 核心特性

无连接：无需握手直接发送数据包
尽最大努力交付：不保证数据到达顺序和完整性
低延迟：头部仅8字节，无复杂控制机制
支持广播/多播：可同时向多个目标发送数据

2. 典型应用场景

实时音视频传输（Zoom、直播）
DNS域名解析
在线游戏（如MOBA类游戏）

四、TCP vs UDP：九维硬核对比

维度	TCP	UDP
连接方式	面向连接（三次握手）	无连接
可靠性	高（确认+重传）	低（可能丢包）
数据顺序	严格按序	不保证顺序
传输速度	较慢（控制机制多）	极快（无额外开销）
头部开销	20字节	8字节
流量控制	滑动窗口机制	无
拥塞控制	复杂算法（如慢启动）	无
适用场景	文件传输、网页浏览	实时通信、广播
协议示例	HTTP、FTP、SSH	DNS、QUIC、TFTP

五、底层原理深度解析

1. TCP的滑动窗口

接收窗口（RWND）：接收方通告剩余缓冲区大小
拥塞窗口（CWND）：发送方根据网络状况动态调整
实际发送窗口 = min(RWND, CWND)

2. UDP的多播实现

// 设置多播组  
struct ip_mreq mreq;  
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("239.255.255.250");  
mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(mreq));