TCP 和 UDP 的区别

本文详细介绍了TCP与UDP的区别,包括TCP的三次握手和四次挥手过程,以及TCP如何通过累计确认、重传机制、流量控制和拥塞控制确保可靠性。相比之下,UDP更简单,适合对实时性要求高、容忍丢包的场景,如直播、游戏和物联网应用。

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前言

前端的面试中经常问的 TCP 和 UDP 的区别,网上也有好多内容,比如

TCP 和 UDP 的区别

  • TCP 是面向连接的,UDP 是面向无连接的
  • UDP程序结构较简单
  • TCP 是面向字节流的,UDP 是基于数据报的
  • TCP 保证数据正确性,UDP 可能丢包
  • TCP 保证数据顺序,UDP 不保证

之前也因为面试的原因了解过一下,但是面试官又问了为什么 TCP 是可靠传输,一下就露馅了,说不出来了,然后这两天就仔细了解了一下这方面的内容,还专门订阅了极客时间的趣谈网络协议,因此,这篇文章主要基于趣谈网络协议和自己的理解。

1. UDP

要想理解 TCP 和 UDP 的区别,首先要明白什么是 TCP,什么是 UDP

TCP 和 UDP 是传输层的两个协议

我们来看一下 UDP 的包头
UDP 包头
由上图可以看出,UDP 除了端口号,基本啥都没有了。如果没有这两个端口号,数据就不知道该发给哪个应用。

所以 UDP 就像一个小孩子,特别简单,有如下三个特点

UDP 的特点

  • 沟通简单,不需要大量的数据结构,处理逻辑和包头字段
  • 轻信他人。它不会建立连接,但是会监听这个地方,谁都可以传给它数据,它也可以传给任何人数据,甚至可以同时传给多个人数据。
  • 愣头青,做事不懂变通。不会根据网络的情况进行拥塞控制,无论是否丢包,它该怎么发还是怎么发

因为 UDP 是"小孩子",所以处理的是一些没那么难的项目,并且就算失败的也能接收。基于这些特点的话,UDP 可以使用在如下场景中

UDP 的主要应用场景

  • 需要资源少,网络情况稳定的内网,或者对于丢包不敏感的应用,比如 DHCP 就是基于 UDP 协议的。
  • 不需要一对一沟通,建立连接,而是可以广播的应用。因为它不面向连接,所以可以做到一对多,承担广播或者多播的协议。
  • 需要处理速度快,可以容忍丢包,但是即使网络拥塞,也毫不退缩,一往无前的时候

基于 UDP 的几个例子

  • 直播。直播对实时性的要求比较高,宁可丢包,也不要卡顿的,所以很多直播应用都基于 UDP 实现了自己的视频传输协议
  • 实时游戏。游戏的特点也是实时性比较高,在这种情况下,采用自定义的可靠的 UDP 协议,自定义重传策略,能够把产生的延迟降到最低,减少网络问题对游戏造成的影响
  • 物联网。一方面,物联网领域中断资源少,很可能知识个很小的嵌入式系统,而维护 TCP 协议的代价太大了;另一方面,物联网对实时性的要求也特别高。比如 Google 旗下的 Nest 简历 Thread Group,推出了物联网通信协议 Thread,就是基于 UDP 协议的

还有一些,但是写的太多了也记不住,所以主要记住这几个就够了

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)是两种不同的网络传输层协议,它们在网络通信中扮演着不同的角色,并具有以下主要区别: 1. 连接性: - TCP是面向连接的协议,它在数据传输之前会建立一个稳定的连接。这种连接保证了数据能够可靠地传输,因为TCP会通过确认应答、重传机制等确保数据包能够完整无误地到达目的地。 - UDP是无连接的协议,发送数据之前不需要建立连接。发送方将数据发送出去,但并不保证数据一定会到达接收方,也不保证到达的顺序完整性。 2. 传输可靠性: - TCP提供可靠的数据传输服务。它通过序列号、确认应答、超时重传流量控制等机制确保数据包的顺序完整,丢失或乱序的数据包会被重新传输。 - UDP不保证数据传输的可靠性。它不对数据进行排序、不提供重传机制、也不保证数据包的完整性。 3. 速度: - 由于TCP提供了许多额外的控制机制,所以它的传输速度相对较慢。 - UDP由于省去了这些控制环节,所以在网络状况良好的情况下,它的传输速度会更快。 4. 使用场景: - TCP适合于对数据传输可靠性要求较高的应用,如文件传输、电子邮件网页浏览等。 - UDP适合于实时性要求高的应用,如在线视频、直播、在线游戏VoIP(Voice over IP)等。 5. 数据报大小: - TCP没有固定大小的数据报,它根据需要分段传输数据。 - UDP发送的数据报有固定的最大长度,即65535字节,包含头部信息。
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