UDP(用户数据报协议)和 TCP(传输控制协议)

UDP(用户数据报协议)和 TCP(传输控制协议)是两种常用的传输层协议,各自适用于不同的应用场景。以下是对这两种协议及其常用函数和知识点的总结。

一、UDP(用户数据报协议)

UDP 是一种无连接、不可靠的传输协议,适用于需要快速传输且对可靠性要求不高的应用,如视频流、游戏等。

  1. UDP 的特点:
  • 无连接:UDP 发送数据时不需要建立连接。

  • 不可靠传输:不保证数据到达和顺序,不提供重传机制。

  • 面向消息:发送的消息是一个独立的包,不拆分也不合并。

  1. 常用函数:
  • `socket()`:创建 UDP 套接字。

int socket(int domain, int type, int protocol);

  • `domain`:协议族(如 AF_INET)。

  • `type`:套接字类型(UDP 使用 SOCK_DGRAM)。

  • `protocol`:通常为 0,系统自动选择协议。

  • `bind()`:绑定套接字到本地地址和端口。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

  • `sockfd`:套接字描述符。

  • `addr`:本地地址结构。

  • `addrlen`:地址结构的长度。

  • `sendto()`:发送数据到指定的地址。

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

  • `sockfd`:套接字描述符。

  • `buf`:要发送的数据。

  • `len`:数据长度。

  • `dest_addr`:目标地址结构。

  • `recvfrom()`:从套接字接收数据。

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

  • `buf`:存放接收到的数据。

  • `src_addr`:发送方地址结构。

  1. 使用 UDP 的流程:

  2. 创建套接字 (`socket`)。

  3. 对于服务器,绑定套接字到指定的地址和端口 (`bind`)。

  4. 使用 `sendto` 发送数据或 `recvfrom` 接收数据。

  5. 关闭套接字 (`close`)。

二、TCP(传输控制协议)

TCP 是一种面向连接、可靠的传输协议,适用于对数据传输可靠性要求较高的场景,如网页浏览、文件传输等。

  1. TCP 的特点:
  • 面向连接:通信前需要建立连接(三次握手)。

  • 可靠传输:保证数据到达、顺序和完整性,提供重传机制。

  • 流控和拥塞控制:确保网络的稳定性和高效性。

  1. 常用函数:
  • `socket()`:创建 TCP 套接字。

int socket(int domain, int type, int protocol);

  • 与 UDP 类似,只是 `type` 使用 `SOCK_STREAM`。

  • `bind()`:绑定套接字到本地地址和端口。

  • 与 UDP 中的 `bind` 相同。

  • `listen()`:将套接字设置为被动监听模式,等待连接。

int listen(int sockfd, int backlog);

  • `backlog`:未完成连接的队列大小。

  • `accept()`:接受连接请求,创建新的套接字。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

  • `addr`:存放客户端地址。

  • `addrlen`:地址结构的长度。

  • `connect()`:客户端发起连接请求。

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

  • `addr`:服务器地址。

  • `send()`:向已连接的套接字发送数据。

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

  • `recv()`:从已连接的套接字接收数据。

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

  1. 使用 TCP 的流程:

服务器端:

  1. 创建套接字 (`socket`)。

  2. 绑定套接字到指定的地址和端口 (`bind`)。

  3. 设置套接字为监听模式 (`listen`)。

  4. 接受客户端连接 (`accept`)。

  5. 使用 `send` 和 `recv` 进行数据通信。

  6. 关闭连接 (`close`)。

客户端:

  1. 创建套接字 (`socket`)。

  2. 连接到服务器 (`connect`)。

  3. 使用 `send` 和 `recv` 进行数据通信。

  4. 关闭连接 (`close`)。

三、UDP 与 TCP 的对比

  • 连接:UDP 是无连接的,TCP 是面向连接的。

  • 可靠性:UDP 不保证数据到达和顺序,TCP 保证数据的完整性和顺序。

  • 速度:UDP 速度快,适合实时应用;TCP 较慢,但提供可靠的传输。

  • 数据传输:UDP 是面向消息的,不拆分和重组;TCP 是面向字节流的,会根据需要进行拆分和重组。

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