【基础网络】TCP与UDP 的区别

r囧r小猫 2022-06-09 12:28 232阅读 0赞

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TCP协议与UDP协议的区别

首先咱们弄清楚，TCP协议和UCP协议与TCP/IP协议的联系，很多人犯糊涂了，一直都是说TCP/IP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**:

*  超文本传输协议(**HTTP**):万维网的基本协议.
 *  文件传输(**TFTP**简单文件传输协议):
 *  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.
 *  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.
 *  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**:

*  Internet协议(**IP**)
 *  Internet控制信息协议(**ICMP**)
 *  地址解析协议(**ARP**)
 *  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。

下面我着重讲解一下**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**。

详细点说就是：（文章部分转载[http://zhangjiangxing-gmail-com.iteye.com][http_zhangjiangxing-gmail-com.iteye.com]，主要是这个人讲解得很到位，的确很容易使人理解！）

**TCP三次握手过程**

1.  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.
2.  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;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我
3.  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建产连接时才会被置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**

1.  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
2.  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
3.  由B 端再提出反方向的关闭请求，将FIN置1
4.  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**

**ACK** 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.

**SYN** 同步序列号，TCP建立连接时将这个位置1

**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。

**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；  
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，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

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