【计算机网络】传输层——多方面比较TCP和UDP的区别

客官°小女子只卖身不卖艺 2024-04-17 05:57 114阅读 0赞

说起传输层，大家不免会直接想到TCP和UDP。大家都知道TCP和UDP是有区别的，但是究竟区别有多大呢？和我一起从下面五个方面看看吧。

1.  TCP与UDP 传输的异同
2.  TCP和UDP 套接字编程流程图
3.  UDP和TCP 协议通讯过程
4.  TCP和UDP 协议段格式
5.  基于TCP和UDP 的应用层协议

## 1.TCP与UDP传输的异同 ##

相同：都是传输层协议，可以进行网络间**全双工通信**。  
不同：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>TCP</th> 
   <th>UDP</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>面向链接</td> 
   <td>无链接</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可靠传输</td> 
   <td>不可靠传输</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>面向字节流</td> 
   <td>面向数据报</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>用于保证可靠性传输的情况，应用文件传输，重要状态更新等</td> 
   <td>用于对高速和实时性传输较高的通信领域，应用于早期QQ，广播等</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

TCP和UDP 之间各有优缺点，我们不能完全说TCP优于UDP，具体场景具体判断。

## 2. TCP和UDP套接字编程流程图 ##

#### UDP ####

因为UDP是无连接的，所以在使用网络套接字进行编程时，客户端不用发起connect -建立连接请求，服务器也就无需listen -监听和accept -接收请求。  
UDP的无连接，也就意味它必须使用sendto 和 recvfrom 指定获取数据的地方。

#### TCP ####

因为TCP是面向链接的，所以在使用网络套接字进行编程时，客户端必须主动发起connect -建立连接请求，而服务器要listen -监听和accept -接收请求。  
由于TCP已经建立连接，所以可直接用send/write和recv/read获取数据即可。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 3. UDP和TCP协议通讯过程 ##

**udp 通讯：** 使用udp协议通讯无需连接，所以客户端只要知道服务器的IP+端口号就能直接进行发送数据，且不关心对方是否收到。使用UDP通信的过程类似**寄信**  
**tcp 通讯：** 使用tcp协议通讯时，要经过三次握手建立连接，连接建立成功才能发送数据并关心结果，关闭连接时要经过四次挥手。使用TCP通信的过程类似**打电话**

具体过程，我在下篇博客中进行了详解，想了解的可以戳链接：[面试官为啥总问TCP][TCP]？

## 4. TCP和UDP 的协议段格式 ##

#### UDP 协议段格式 ####

![在这里插入图片描述][20190826131452247.png]

*  16位UDP长度即整个数据报的最大长度=UDP首部+UDP数据  
    因为UDP 是面向数据报的，所以此段可以保证UDP报文的独立性  
    它必须一次接收应用层交付的数据，如果有需要应由应用层负责手动分包并发送
 *  如果校验和出错，就会被直接丢弃
 *  UDP的缓冲区  
    它没有真正意义上的发送缓冲区，调用sendto时内核会直接交付给下层处理  
    它具有接收缓冲区，但由于写方是直接写入，所以读方必须以报文为单位读取数据
 *  UDP的分包和分用  
    通过定长首部进行有效载荷分离，根据目的端口号进行分用  
    有效载荷大小 = UDP长度 - 首部长度 面向数据报所以有明显边界

#### TCP 协议段格式 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

*  6位标志位 - - 在上图中，我们有6个标志位还没讲：

> URG：表示紧急指针是否有效，与下面紧急指针配合，可以标识紧急数据  
> ACK：表示确认号是否有效，建立连接后传送的报文此字段必设置为1  
> PSH：提示接收端应用程序立即将TCP缓冲区内数据读走  
> RST：请求重新建立连接，称复位报文段  
> SYN：请求建立连接，称同步报文段  
> FIN：关闭连接，称结束报文段

*  TCP 的缓冲区  
    它有由OS创建的发送缓冲区，使得写入的数据在合适的时机发送（保证效率）  
    它有接收缓冲区，但由于不知道写方写入方式，所以可以以字节为单位的方式读取
 *  TCP 的分包和分用  
    通过定长报头进行有效载荷的分离，根据目的端口号进行数据分用。  
    有效载荷的大小：不确定 面向字节流
 *  TCP既能保证可靠性，又尽可能的提高了性能

具体原因：我在[面试官为啥总问TCP][TCP]中详细讲到了，这里就不赘述了。

## 5. 基于TCP 和UDP 的应用程序协议 ##

#### 基于UDP 的应用层协议 ####

NES：网络文件系统  
TFTP：简单文件传输协议  
DHCP：动态主机配置协议  
BOOTP：启动协议（无盘设备启动）  
DNS：域名解析协议  
其他使用UDP程序自定义的应用层协议

#### 基于TCP 的应用层协议 ####

HTTP：超文本传输协议，端口号80  
HTTPS：超文本传输安全协议，端口号443  
SSH：安全外壳协议  
Telnet：远程终端协议  
FTP：文件传输协议  
SMTP：简单邮件传输协议  
其他使用TCP程序自定义的应用层协议

博主关于TCP和UDP的理解都在上面啦，我认为比较着记忆会更深刻一点，你们觉得呢？  
有问题及时留言，没问题记得关注博主哈

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[TCP]: https://blog.csdn.net/ly_6699/article/details/100124810
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