【PHP面试题73】TCP和UDP的特点和区别是什么？

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一、前言

本文已收录于PHP全栈系列专栏：PHP面试专区。
计划将全覆盖PHP开发领域所有的面试题，对标资深工程师/架构师序列，欢迎大家提前关注锁定。

TCP和UDP是两种常用的网络传输协议，用于在互联网上进行信息的传输。本文将介绍TCP和UDP的特点和区别。这个也是容易经常被面试问到，平时不太会接触这个东西，但是是一个基础知识，必须要掌握。

⭐⭐⭐TCP和UDP工作在传输层（第四层）。

⭐⭐TCP通常用于要求可靠数据传输的应用，例如文件传输、电子邮件、远程登录等。TCP提供错误检测、拥塞控制和流量控制等功能，确保数据的完整性和可靠性，但相对会增加一定的延迟。

⭐⭐UDP适用于对实时性要求较高、要求较少的应用，例如实时视频和音频传输、在线游戏、DNS等。UDP没有提供可靠性保证，数据包可能会被丢失或乱序，但由于不需要建立连接和维护状态，通信开销较小，可以实现较低的延迟和更高的吞吐量。

二、TCP（Transmission Control Protocol）

TCP是一种面向连接的可靠传输协议，它提供了可靠的数据传输机制，保证数据的顺序和完整性。TCP通过三次握手建立连接，然后通过流量控制、拥塞控制等机制来保证数据传输的稳定性和可靠性。

TCP的特点：

1. 可靠性：TCP使用确认机制和超时重传机制来确保数据的可靠性。
2. 顺序性：TCP保证数据按照发送的顺序到达接收端。
3. 面向连接：TCP建立连接后进行数据传输，传输完成后再断开连接。
4. 流量控制：TCP使用滑动窗口机制来控制发送端发送数据的速度，以防止接收端的缓冲区溢出。
5. 拥塞控制：TCP通过拥塞窗口机制来调节发送的数据量，以避免网络拥塞。
6. 适用于大数据量的传输：TCP适合传输大量数据和对数据可靠性要求较高的场景。

三、UDP（User Datagram Protocol）

UDP是一种面向无连接的不可靠传输协议，它提供了一种简单的数据传输机制，没有TCP复杂的连接和确认机制，并且不保证数据的可靠性和顺序性。UDP直接将数据报发送给目标地址，不需要建立连接，没有握手和断开的过程。

UDP的特点：

1. 无连接：UDP不需要建立连接，直接发送数据报给目标地址。
2. 不可靠性：UDP不保证数据的可靠性，可能会有丢包、重复和乱序的情况发生。
3. 低延迟：由于没有连接的建立和断开过程，UDP的传输延迟较低。
4. 支持广播和多播：UDP可以将数据同时发送给多个目标地址。
5. 适用于实时应用：UDP适合对延迟要求较高、对可靠性要求较低的实时应用，如音频和视频流传输。

四、TCP和UDP的区别

1. 连接方式：TCP是面向连接的，需要进行三次握手建立连接；UDP是无连接的，直接发送数据报。
2. 可靠性：TCP保证数据的可靠性，通过确认机制和重传机制来确保数据的正确性；UDP不保证数据的可靠性，可能会出现数据丢失或乱序。
3. 传输效率：由于TCP的可靠性和拥塞控制机制，传输效率相对较低；而UDP没有这些机制，传输效率较高。
4. 数据包大小：TCP将数据流分割成多个小的数据包进行传输，而UDP的数据包大小不限制。
5. 应用场景：TCP适用于对数据可靠性要求较高的场景，如文件传输和网页访问；UDP适用于对实时性要求较高、对数据可靠性要求较低的场景，如视频流传输和DNS查询。
6. 连接数：由于TCP需要维护连接状态和相关参数，所以TCP的连接数受限；而UDP没有连接的概念，连接数不受限制。

在实际应用中，我们需要根据具体的需求来选择TCP或UDP作为传输协议。如果对数据的可靠性要求较高，如文件传输和重要数据的传输，可以选择使用TCP；如果对数据的实时性要求较高，如音视频流传输和实时游戏，可以选择使用UDP。同时，也要考虑网络的稳定性、带宽和延迟等因素来进行选择。

五、总结

TCP是一种可靠的面向连接的传输协议，保证数据的可靠性和顺序性，适用于对数据可靠性要求较高的场景。而UDP是一种简单的无连接传输协议，传输效率较高，适用于对实时性要求较高的场景。根据具体需求选择合适的协议可以提高数据传输的效率和质量。

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