什么是TCP和UDP协议?详解二者的主要区别

在了解TCP/UDP协议之前，我们先了解一下TCP/IP协议。

TCP/IP是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。TCP/IP协议包含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议，包含了应用协议、传输协议、网际互联协议和路由控制协议。

TCP、UDP通讯规则上有哪些区别？

TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是传输层的两种主要协议，它们在数据传输方式和应用场景上有显著的区别。

① TCP协议

TCP协议最显著的特点就是每次传输信息之前都要进行握手。三次握手是TCP建立连接的重要过程，有了三次握手才能确保了客户端和服务器之间能够稳定可靠地建立连接以及进行数据交换。

三次握手的过程

一次握手：客户端会主动向服务器发送一个SYN包，SYN包内包含自己的初始序列号X。SYN包即表示客户端希望与服务器建立连接。此时，客户端就会进入SYN_SENT状态，等待服务器回复确认信息。

二次握手：在服务器收到客户端的SYN包后，会向客户端回复一个SYN+ACK包作为响应数据。这个响应数据包包含了服务器的初始序列号Y，以及服务器对客户端SYN包的确认（此时确认号已更新为X+1）。响应数据发送完成后服务器即进入SYN_RECV状态，此时表示服务器已经收到客户端的同步请求，并准备发送自己的同步请求。

三次握手：客户端在收到服务器的SYN+ACK包后，会向服务器发送一个ACK确认包。这个包中的内容包含了服务器确认号Y+1，表示客户端已经收到了服务器的同步请求并且确认。此时客户端和服务器都进入了已建立连接状态，此时TCP连接建立成功，双方可以开始进行数据传输。

在使用TCP协议时，每一次数据交互都需要先进行握手，握手成功后就会收到对方发送的信息。

TCP协议常见应用场景

HTTP（超文本传输协议）和HTTPS（安全超文本传输协议）都基于TCP协议。用户在访问网页时，浏览器与服务器建立连接使用的就是TCP协议，并且会在建立连接后进行数据传输，三次握手机制保证了网页访问的准确性。

SMTP（简单邮件传输协议）、IMAP（互联网邮件访问协议）以及POP3（邮局协议）等电子邮件协议也都基于TCP协议。TCP协议确保电子邮件的稳定传输，避免在传输过程中导致数据丢失或损坏。

FTP（文件传输协议）和SFTP（安全文件传输协议）也都是基于TCP的文件传输协议，保证客户端和服务器之间进行稳定的文件传输，保证文件的完整性。

② UDP协议

在了解完TCP协议之后，我们再来看看UDP协议。

刚刚讲的TCP协议通讯前需要进行三次握手，而UDP协议就不需要这么麻烦，只需要知道通信对方的IP和端口就可以直接发送信息，通信对方不需要进行确认。因此UDP协议是一种无连接的传输协议，具有简单、高效的特点，适用于需要快速传输但对数据完整性要求不高的场景。

UDP是一种基于IP的简单协议，提供无连接的数据传输服务，主要用于单次少量数据传输的应用，如DNS、SNMP等。UDP的头部开销小，包括源端口号、目标端口号、长度和校验和共计8个字节。

③ TCP协议VS UDP协议

总结起来说，TCP协议主要特点包括：

o 面向连接：TCP在传输数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。

o 可靠性：通过校验和、序列号、确认应答、重传控制等机制实现可靠传输。

o 流量控制：使用滑动窗口协议来避免发送方发送速率过快导致接收方来不及处理。

o 拥塞控制：通过慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复等算法来防止网络拥塞。

o 全双工通信：允许数据在两个方向上同时传输。

o 面向字节流：将应用层发下来的报文看成字节流，不区分应用层发下来的数据包。

UDP协议主要特点包括：

o 无连接：发送数据之前不需要建立连接，发送方可以随时发送数据。

o 不可靠：不保证数据包的顺序、错误或丢失。

o 头部开销小：只包含必要的字段，如源端口、目的端口、长度和校验和。

o 支持多种通信模式：支持一对多、多对一和多对多通信。

o 传输效率高：由于没有建立连接、确认数据、处理重传等步骤，因此传输效率相对较高。

TCP和UDP的主要区别：

o 连接性：TCP是面向连接的协议，需要建立和关闭连接；UDP是无连接的协议。

o 可靠性：TCP提供可靠的传输服务，UDP则不保证数据的可靠性。

o 头部开销：TCP的头部开销较大，UDP的头部开销较小。

o 传输效率：TCP的传输效率相对较低，但可靠性高；UDP的传输效率高，但可能会丢失数据。

o 应用场景：TCP适用于需要可靠传输的场景，如文件传输、电子邮件等；UDP适用于对实时性要求高但对数据可靠性要求不高的场景，如视频流、音频流等。

总的来说，TCP适用于需要高可靠性的数据传输，而UDP则适用于需要高传输效率和实时性的应用。

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