TCP、UDP、TCP与UDP的区别及联系

TCP和UDP区别

1.连接

TCP 面向连接的，传输数据前先要建立连接。

UDP 是不需要连接，即刻传输数据。

2.交互个数

TCP 是一对一通信。

UDP 支持一对一、一对多、多对多的通信

3.可靠性

TCP 有重传机制、滑动窗口机制、流量控制、拥塞控制，数据可以可靠传输。

UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付。

4.传输方式

TCP 是流式传输，面向字节流。

UDP 是一个包一个包的发送，面向报文。

5.适用场景

TCP适用于要可靠传输的场景，比如文件传输

UDP适用于对可靠性要求不高的实时应用，比如视频会议，直播等

怎么实现一个可靠的UDP传输

在应用层实现：

数据报文编号：为每个发送的数据报文分配一个唯一的序列号，能够有序传输。
确认机制：接收方收到数据报后，发送一个确认消息回给发送方，确认消息包含接收到的数据报的序列号。
超时重传：发送方在发送数据报后启动一个定时器。如果在定时器超时之前没有收到确认，就重传数据报。
滑动窗口：使用滑动窗口机制来控制数据的发送速率和重传机制。窗口大小可以根据网络条件动态调整。
流量控制：根据接收方的处理能力调整发送速率，防止接收方被大量数据淹没。
拥塞控制：监测网络拥塞情况，并相应地调整数据发送速率，以减少丢包和网络拥塞。
数据完整性校验
错误恢复

TCP详解

TCP（传输控制协议，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它是互联网协议套件的核心组成部分之一，与IP（互联网协议）共同工作，为应用程序提供可靠的端到端通信服务。以下是TCP协议的一些关键特性和概念：

面向连接：

TCP在数据传输之前需要建立一个连接，这通过三次握手过程完成。数据传输结束后，通过四次挥手过程释放连接。

可靠性：

TCP确保数据正确无误地从源传输到目的地。它通过序列号、确认应答（ACKs）、超时重传等机制来实现。

有序传输：

TCP为发送的数据分配序列号，接收方根据这些序列号按正确的顺序重新组装数据。

拥塞控制：

为了防止网络拥塞，TCP使用慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等算法来控制数据的发送速率。

流量控制：

TCP通过滑动窗口机制来控制发送方的数据流量，以适应接收方的处理能力。

最大报文段长度（MSS）：

TCP在建立连接时协商MSS，即单个报文段中数据的最大长度，以优化传输效率。

校验和：

每个TCP报文段都包含一个校验和字段，用于检测数据在传输过程中是否出现错误。

多路复用：

一个TCP连接可以承载多个应用程序的数据流，这些数据流在接收方被正确地交付给相应的应用程序。

报文结构：

TCP报文段包括源端口号、目的端口号、序列号、确认号、数据偏移、控制位（如SYN、ACK、FIN等）、窗口大小、校验和、选项和填充以及数据载荷。

控制位：

TCP报文段中的控制位定义了不同的控制功能，如SYN（同步序列编号）、ACK（确认应答）、FIN（结束连接）等。

端口号：

端口号用于区分同一IP地址上的不同服务或进程，源端口和目的端口号共同确定了TCP连接。

TCP协议的这些特性使其成为现代网络通信中不可或缺的一部分，特别是在需要可靠数据传输的应用场景中，如Web浏览（HTTP）、文件传输（FTP）、邮件传输（SMTP）等。然而，TCP的这些特性也带来了一定的开销，因此在某些对实时性要求较高的应用中，可能会选择使用UDP（用户数据报协议）作为替代。

UDP详解

UDP（用户数据报协议，User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，它在IP网络中提供一种简单的方式来发送封装的IP数据报。与TCP不同，UDP不保证数据报的可靠传输，但它具有较低的开销和较高的效率。以下是UDP的一些关键特性：

无连接：

UDP不建立连接。它允许应用程序直接发送数据报到目的地，无需事先建立连接。

简单性：

UDP的报文结构相对简单，只包含最基本的头部信息，如源端口、目的端口、长度、校验和等。

不保证可靠性：

UDP不提供数据报的重新发送机制，如果数据报在传输过程中丢失或出错，UDP不会尝试恢复。

无序传输：

UDP不保证数据报的顺序到达。如果需要顺序，应用程序必须自行实现排序机制。

无拥塞控制：

UDP没有拥塞控制机制。即使网络拥塞，UDP应用仍然可以继续发送数据，这可能导致网络拥塞进一步加剧。

支持多播和广播：

UDP支持多播和广播传输，允许同时向多个目的地发送相同的数据报。

低延迟：

由于缺乏复杂的连接建立和拥塞控制机制，UDP通常提供较低的延迟。

校验和：

UDP提供了一个可选的校验和字段，用于检测数据报在传输过程中的错误。接收方可以验证校验和，以确定数据报是否损坏。

适用场景：

由于UDP的简单性和低延迟特性，它适用于那些可以容忍一定数据丢失，但需要快速传输的应用，如实时视频会议、在线游戏、DNS查询等。