TCP和UDP的区别

TCP协议与UDP协议的区别

首先咱们弄清楚，TCP协议和UDP协议与TCP/IP协议的联系，很多人犯糊涂了，
一直都是说TCP协议与UDP协议的区别，我觉得这是没有从本质上弄清楚网络通信！
TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的，UDP只是其中的一个， 之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP、IP协议是两个很重要的协议，就用他两命名了。

TCP/IP协议集包括应用层,传输层，网络层，网络访问层。

其中应用层包括:

1、超文本传输协议（HTTP）:万维网的基本协议；
2、文件传输（TFTP简单文件传输协议）；
3、远程登录（Telnet），提供远程访问其它主机功能, 它允许用户登录internet主机，并在这台主机上执行命令；
4、网络管理（SNMP简单网络管理协议），该协议提供了监控网络设备的方法， 以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等；
5、域名系统（DNS），该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址。

其次网络层包括:

1、Internet协议（IP）；
2、Internet控制信息协议（ICMP）；
3、地址解析协议（ARP）；
4、反向地址解析协议（RARP）。

最后说网络访问层:

网络访问层又称作主机到网络层（host-to-network），网络访问层的功能包括IP地址与物理地址硬件的映射， 以及将IP封装成帧.基于不同硬件类型的网络接口，网络访问层定义了和物理介质的连接. 当然我这里说得不够完善，TCP/IP协议本来就是一门学问，每一个分支都是一个很复杂的流程， 但我相信每位学习软件开发的同学都有必要去仔细了解一番。

下面着重讲解一下TCP协议和UDP协议的区别
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。 一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂， 只简单的描述下这三次对话的简单过程：

1）主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；

2）主机B向主机A发送同意连接和要求同步 （同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包 ：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；

3）主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”， 这是第三次对话。

三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步， 经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

TCP三次握手过程

第一次握手：主机A通过向主机B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B，向主机B 请求建立连接，通过这个数据段， 主机A告诉主机B 两件事：我想要和你通信；你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。

第二次握手：主机B 收到主机A的请求后，用一个带有确认应答（ACK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机A，也告诉主机A两件事：我已经收到你的请求了，你可以传输数据了；你要用那个序列号作为起始数据段来回应我

第三次握手：主机A收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到主机B 的数据段："我已收到回复，我现在要开始传输实际数据了，这样3次握手就完成了，主机A和主机B 就可以传输数据了。

3次握手的特点
没有应用层的数据 ,SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才会被置1 ,握手完成后SYN标志位被置0。

TCP建立连接要进行3次握手，而断开连接要进行4次

第一次： 当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1，提出停止TCP连接的请求 ；

第二次： 主机B收到FIN后对其作出响应，确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1；

第三次： 由B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1 ；

第四次： 主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置1，双方向的关闭结束.。

由TCP的三次握手和四次断开可以看出，TCP使用面向连接的通信方式， 大大提高了数据通信的可靠性，使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互， 为数据正式传输打下了可靠的基础。

名词解释
1、ACK 是TCP报头的控制位之一，对数据进行确认。确认由目的端发出， 用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段都收到了。 比如确认号为X，则表示前X-1个数据段都收到了，只有当ACK=1时,确认号才有效，当ACK=0时，确认号无效，这时会要求重传数据，保证数据的完整性。

2、SYN 同步序列号，TCP建立连接时将这个位置1。

3、FIN 发送端完成发送任务位，当TCP完成数据传输需要断开时,，提出断开连接的一方将这位置1。

TCP的包头结构：

源端口 16位；

目标端口 16位；

序列号 32位；

回应序号 32位；

TCP头长度 4位；

reserved 6位；

控制代码 6位；

窗口大小 16位；

偏移量 16位；

校验和 16位；

选项 32位(可选)；

这样我们得出了TCP包头的最小长度，为20字节。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

1、UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接， 当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。 在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、 计算机的能力和传输带宽的限制； 在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

2、 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等， 因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

3、UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

4、吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、 源端和终端主机性能的限制。

5、UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付， 因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

6、UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文， 在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界， 因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常， 其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包， 如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。

ping命令是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能ping到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。ping命令是使用 IP 和网络控制信息协议 (ICMP)，因而没有涉及到任何传输协议(UDP/TCP) 和应用程序。它发送icmp回送请求消息给目的主机。

ICMP协议规定：目的主机必须返回ICMP回送应答消息给源主机。如果源主机在一定时间内收到应答，则认为主机可达。

UDP的包头结构：

源端口 16位

目的端口 16位

长度 16位

校验和 16位

小结TCP与UDP的区别：

1、基于连接与无连接；
非常重要：我（墨）认为TCP的连接之所以可靠就是因为其在正式传输之前对IP地址、端口、物理链路等下层结构进行了验证，确保其在正式开始传输时是可靠的。UDP之所以不可靠，很大程度是因为其不保证对方能收到信息，只管发送而不管是否真的送到。

2、对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；

3、UDP程序结构较简单；

4、流模式与数据报模式 ；

5、TCP保证数据正确性，UDP可能丢包；

6、TCP保证数据顺序，UDP不保证。

两者的适用场景

两种协议都是传输层协议，为应用层提供信息载体。

TCP协议是基于连接的可靠协议，有流量控制和差错控制，也正因为有可靠性的保证和控制手段，所以传输效率比UDP低；UDP协议是基于无连接的不可靠协议，没有控制手段，仅仅是将数据发送给对方，因此效率比TCP要高。

基于上述特性，不难得到结论，TCP协议适用于对效率要求相对低，但对准确性要求相对高的场景下，或者是有一种连接概念的场景下；而UDP协议适用于对效率要求相对高，对准确性要求相对低的场景。

好了，现在回到你的问题，举几个应用的例子。TCP一般用于文件传输（FTP HTTP 对数据准确性要求高，速度可以相对慢），发送或接收邮件（POP IMAP SMTP 对数据准确性要求高，非紧急应用），远程登录（TELNET SSH 对数据准确性有一定要求，有连接的概念）等等；

在线视频（RTSP 速度一定要快，保证视频连续，但是偶尔花了一个图像帧，人们还是能接受的），网络语音电话（VoIP 语音数据包一般比较小，需要高速发送，偶尔断音或串音也没有问题）等等。 作为知识的扩展，可以再说一些其他应用。比如，TCP可以用于网络数据库，分布式高精度计算系统的数据传输；UDP可以用于服务系统内部之间的数据传输，因为数据可能比较多，内部系统局域网内的丢包错包率又很低，即便丢包，顶多是操作无效，这种情况下，UDP经常被使用。

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