一文读懂TCP、UDP协议区别和应用场景

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Data Protocol ,用户数据报协议）都属于TCP/IP协议簇。TCP/IP协议集包括了超文本传输协议（HTTP）、文本传输协议（FTP）、远程登录协议（Telnet）、internet协议（IP）、internet控制信息协议（IMCP）等，而今天要讲的传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）正是运行在协议簇的传输层。

OSI协议模型、TCP/IP协议模型

TCP和UDP的区别

连接性

TCP是面向连接的协议，在收发数据前必须和对方建立可靠的连接，建立连接的3次握手、断开连接的4次挥手，为数据传输打下可靠基础；UDP是一个面向无连接的协议，数据传输前，源端和终端不建立连接，发送端尽可能快的将数据扔到网络上，接收端从消息队列中读取消息段。

可靠性

TCP提供可靠交付的服务，传输过程中采用许多方法保证在连接上提供可靠的传输服务，如编号与确认、流量控制、计时器等，确保数据无差错，不丢失，不重复且按序到达；UDP使用尽可能最大努力交付，但不保证可靠交付。

报文首部

TCP报文首部有20个字节，额外开销大；UDP报文首部只有8个字节，标题短，开销小。

UDP报文结构

TCP报文结构

报文传输

TCP协议面向字节流，将应用层报文看成一串无结构的字节流，分解为多个TCP报文段传输后，在目的站重新装配；UDP协议面向报文，不拆分应用层报文，只保留报文边界，一次发送一个报文，接收方去除报文首部后，原封不动将报文交给上层应用。

吞吐量控制

TCP拥塞控制、流量控制、重传机制、滑动窗口等机制保证传输质量；UDP没有。

双工性

TCP只能点对点全双工通信；UDP支持一对一、一对多、多对一和多堆垛的交互通信。

TCP和UDP的编程步骤

TCP编程步骤

UDP编程步骤

从上面TCP、UDP编程步骤可以看出，UDP 服务器端不需要调用监听（listen）和接收（accept）客户端连接，而客户端也不需要连接服务器端（connect）。UDP协议中，任何一方建立socket后，都可以用sendto发送数据、用recvfrom接收数据，不必关心对方是否存在，是否发送了数据。

TCP和UDP的使用场景

为了实现TCP网络通信的可靠性，增加校验和、序号标识、滑动窗口、确认应答、拥塞控制等复杂的机制，建立了繁琐的握手过程，增加了TCP对系统资源的消耗；TCP的重传机制、顺序控制机制等对数据传输有一定延时影响，降低了传输效率。TCP适合对传输效率要求低，但准确率要求高的应用场景，比如万维网（HTTP）、文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）等。

UDP是无连接的，不可靠传输，尽最大努力交付数据，协议简单、资源要求少、传输速度快、实时性高的特点，适用于对传输效率要求高，但准确率要求低的应用场景，比如域名转换（DNS）、远程文件服务器（NFS）等。