TCP和UDP的区别

本文对比分析了TCP和UDP两种网络传输协议的特点。TCP是一种安全可靠的有连接协议,支持大量数据传输,但效率略低于UDP;而UDP则是一种不安全、无连接的协议,适合于传输速率要求高且数据量较小的场景。

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TCP:安全(可靠),有链接,面向字节流,可传输大量数据,效率略低于UDP
DUP:不安全,无连接,面向数据包,传输大小有限,传输速率快

TCP

可靠性

  • 确认应答机制:发送端每发送一段消息,接收端都会传回一个ack响应表示接收到了发送端的消息
  • 超时重发机制:发送完数据后超过规定时间没有收到响应,将重新发送这个消息给接收端
  • 连接管理机:每次发送消息前,都会建立一条连接,之后再去发消息
  • 流量控制机制:接收端更具自己能收到数据的能力,返回给发送端每次要发送数据的条数
  • 拥塞控制机制:发送端探测出网络带宽,发送一定大小的数据,防止因为网速慢,发送大量消息造成丢包

效率

  • 滑动窗口:因为每次发送一条数据等到响应后再发下一条数据,中间会等待很长时间(对计算机来说),所以可以一次发送多条记录来填补中间的空隙时间,这个记录的大小就是滑动窗口的大小
  • 延迟应答:接收端接收到数据后里面返回数据(未达到流量控制窗口的最大值)这样设置的浏览控制窗口太小了,影响速率,所以要延迟应答
  • 捎带应答:接收到发送端的数据后,接受端要返回的数据和ack响应一起返回

面向字节流

  • TCP有发送缓冲区和接受缓冲区:每次发送缓冲区填满后在发送,接受缓冲取满后在发送给接收端
  • 因为面向字节流:所以没有大小限制

TCP协议的粘包问题

  • 因为TCP面向字节流:一个数据包一个数据包是连着的,不设置数据格式和数据包大小就会发送粘包
  • 解决方案:每个数据包的前面带上数据包格式和大小的信息

UDP

无连接:知道对方ip地址就直接把数据发送过去,不需要建立连接
不可靠:因为没有一系列安全机制,如果网络断开发送端也得不到任何信息,无法返回给应用层发送情况
面向数据包:不能灵活控制读写次数和大小,一次只能直接发送一个数据报,没有发送缓冲区直接发送,每次最多发送64kb的数据

### TCP协议与UDP协议的主要区别 TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)是两种常用的传输层协议,它们各自具有不同的特性、功能以及适用场景。 #### 1. 连接模式 TCP是一种面向连接的协议,在正式收发数据前必须先建立可靠的连接,这一过程通过三次握手完成[^1]。而UDP则属于无连接的协议,无需事先建立连接即可直接发送数据包[^3]。 #### 2. 可靠性 TCP提供了高可靠性的数据传输服务,它能够确保数据按序到达目标设备,并且具备重传丢失数据的功能[^4]。相比之下,UDP并不保证数据包的顺序性完整性,可能会发生丢包或乱序现象[^2]。 #### 3. 性能表现 由于TCP需要维护连接状态并执行复杂的错误检测机制,其性能相对较低;然而这些额外操作正是为了保障数据传输的质量所必需的。相反地,UDP因为省去了许多控制环节,所以在速度方面占据优势,尤其适合那些可以容忍一定范围内的数据损失的应用场合[^3]。 #### 4. 首部开销 从头部结构来看,TCP头部较为复杂,包含了源端口号、目的端口号等多个字段用于实现各种高级功能;而UDP头部比较简单轻量级,仅需四个固定长度字段就能满足基本需求。 ### 适用场景分析 - **Web浏览**: 当用户利用浏览器访问互联网站点时,HTTP/HTTPS这类高层应用依赖于底层稳定的TCP通道来传递请求响应消息流,从而确保存取页面内容时不被中断或者损坏[^2]。 - **邮件系统**: SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), IMAP(Internet Message Access Protocol) POP(Post Office Protocol) 等电子邮件相关标准均采用TCP作为基础载体,以保护信件资料免受中途遗失风险影响[^2]。 - **视频会议&在线游戏**: 对于此种强调即时互动效果的服务形式而言,即使偶尔存在轻微的画面跳帧亦可接受,因此选用快速高效的UDP更为合适。 - **DNS查询**: 域名解析服务经常运用短小精悍的UDP分组来进行高效快捷的操作处理[^3]。 ```python import socket def create_tcp_socket(): tcp_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) return tcp_sock def create_udp_socket(): udp_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) return udp_sock ```
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