为什么有了可靠地TCP还需要不可靠的UDP

近来有些面试中被问到了这个问题，那么就在此总结一下吧，希望对大家有用。

首先，先说一下TCP和UDP的区别。

1.TCP是面向连接的协议，有确认重传机制，流量控制机制等；而UDP是非面向连接的协议，尽力而为的传送数据，重传由上层协议来控制，也可以使用connect()来控制。

2.从头部结构来说，TCP因为有选项部分，所以有首部长度字段；而UDP没有选项部分，所以不需要首部长度字段。

3.TCP的checksum部分是必需的；UDP的选项部分是可选的，不填充的话默认为全零。

4.TCP避免分段，因为有重传机制本来就浪费了一些带宽，一旦出现分段，那么重传会大量增加，将会浪费大量带宽并且会严重降低传输效率；而UDP则不关心分不分段，且因为UDP的头部小（只有8字节，而TCP头部最小也得20字节），故可以携带更多的数据。

5.TCP是基于数据流传输的，所以应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报没有什么联系；而UDP是面向数据报的传输层协议，进程的每个操作产生都正好产生一个UDP数据报，并组装成一个IP数据报发送。

以上就大概是TCP和UDP在协议层面的区别了。

接下来，再从应用程序的层次说一下TCP和UDP。

1.先说一下TCP的优缺点吧。优点呢，TCP是可靠的连接，由于有基本的重传确认机制，可以保证把一个数据块完完整整的从A传到B；缺点也是因优点而生，因为有三次握手，所以会传输更多的包，浪费一些带宽；因为需要可靠地连接进行通信，则需要双方都必须持续在线，所以在通信过程中server需要维持非常大的并发连接，浪费了系统资源，甚至会出现宕机；再者就是因为有重传确认，则会浪费一部分的带宽，且在不好的网络中，会因为不断地连接断开连接，严重降低了传输效率。

2.相对于TCP来说，UDP是非面向连接的不可靠的协议，其优点也因为缺点而生。首先，因为没有三次握手，所以会起步比较快，延时小；另外，由于不需要双方持续在线，所以server不用维护巨量的并发连接，节省了系统资源；三，因为没有重传确认，虽然到达的数据可能会有所缺失，但在不影响使用的情况下，能更高效的利用网络带宽。

基于前面的说法，总结一下本文的问题答案。TCP适合实时性要求不高，但要求内容要完整传输的应用。相比而言，UDP由于无连接、无重传确认，所以传输效率高、延时小，适合实时性要求高的应用，如游戏服务器，音频，视频等；另外，由于不用维持大的并发量，所以适合巨量服务的server，加上合适的时间控制，可以用来设计更大的并发服务器；再者就是，UDP可以更高效的利用网络带宽。

说了这么多，举个现实的例子吧。国人几乎都是用的QQ，在建立连接阶段，使用的是面向连接的TCP协议，通过三次握手来完成；然后，在文字数据传输阶段，使用的是UDP协议，但需要中间服务器转发（估计是使用了connect()的UDP，QQ离线发送/接收数据的基础);然后，音视频数据的发送一定是使用的UDP，因为一般的客户可以容忍稍微模糊(略有缺失的数据块）的声音或视频，但估计不会接受一会断开一会连接（因为TCP容易断线）的音视频；而文件传输则使用了P2P的协议，当前大多P2P使用的UTP协议也是基于UDP的，因为使用TCP的话会浪费大量的带宽。

以上为鄙人愚见，希望对大家有用。有不足的地方，还望提出来，大家商讨补充。