【转】TCP/IP协议与UDP协议的区别

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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：

 

A       --->         B

  //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；

A       <---         B

  //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；

A       --->         B

  //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：

TCP接通连接要进行3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

 

 

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。

 

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。

 

 

三.例子
TCP: ServerSocket ss = new ServerSocket(2000);
UDP: 创建DatagramSocket对象，DatagramSocket区别于Tcp方式下的socket对象。
DatagramSocket   ds=new   DatagramSocket();

//TCP服务器端
package com.zakisoft.tcp;  
import java.io.InputStreamReader;  
import java.net.ServerSocket;  
import java.net.Socket;  
 
public class TCPServer {  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        ServerSocket ss = new ServerSocket(2000);  
        while (true) {  
            Socket s = ss.accept();  
            System.out.println("A client has heen connected.");  
            InputStreamReader r = new InputStreamReader(s.getInputStream());  
            int c = 0;  
            while ((c = r.read()) > -1) {  
                System.out.print((char) c);  
            }  
            System.out.println();  
            r.close();  
            s.close();  
        }  
    }  
} 
 
//TCP客户端
package com.zakisoft.tcp;  
 
import java.io.OutputStreamWriter;  
import java.net.Socket;  
 
public class TCPClient {  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        Socket s = new Socket("127.0.0.1", 2000);  
        OutputStreamWriter w = new OutputStreamWriter(s.getOutputStream());  
        w.write("Hello服务器");  
        w.flush();  
        w.close();  
        s.close();  
    }  
} 
 
 
更多TCP和UPD的资料：
TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。
    UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。
    UDP 与 TCP 的主要区别在于 UDP 不一定提供可靠的数据传输。事实上，该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。UDP 在许多方面非常有效。当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时（其中任意给定数据的重要性相对较低），
可使用 UDP。ICQ 短消息使用 UDP 协议发送消息。
许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。重要的状态信息随可靠的TCP连接发送，而主数据流通过UDP发送。
    TCP的目的是提供可靠的数据传输，并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时，负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。记住，较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元，因此，数据包可以沿完全不同的路径发送，即使它们都是同一消息的组成部分。这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似，只是级别更高而已。
为确保正确地接收数据，TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认（即 ACK）。如果在某个时限内未收到相应的 ACK，将重新传送数据包。如果网络拥塞，这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是，接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包，并在必要时丢弃它。
TCP与UDP的选择
    如果比较UDP包和TCP包的结构，很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。与TCP协议相同，UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度，校验码域使其可以进行整体校验。（许多应用只支持UDP，如：多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。）
    很明显，当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时，TCP协议是当然的选择。当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择，如：DNS交换。把 SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时，UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下，但是我们相信在不远的将来，TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。
    FTP协议即文件传输协议,它是一个标准协议,FTP协议也是应用TCP/IP协议的应用协议标准,它是在计算机和网络之间交换文件的最简单的方法。 

 

 

最后，展示下，以前写的一个套接字程序：

 

 

2010年10月7日  July

//TCPsrv.cpp  服务端

#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
 WORD wVersionRequested;
 WSADATA wsaData;
 int err;
 wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
 if ( err != 0 ) {
  return;
 }

 

 if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
  WSACleanup( );
  return;
 }

 SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

 SOCKADDR_IN addrSrv;
 addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
 addrSrv.sin_family=AF_INET;
 addrSrv.sin_port=htons(6000);

 

 bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

 listen(sockSrv,5);

 SOCKADDR_IN addrClient;
 int len=sizeof(SOCKADDR);

 

 while(1)
 {
  SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
  char sendBuf[100];
  sprintf(sendBuf,"Welcome %s to My Blog：http://blog.sina.com.cn/shitou009",
   inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
  send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
  char recvBuf[100];
  recv(sockConn,recvBuf,100,0);
  printf("%s\n",recvBuf);
  closesocket(sockConn);
 }
}

 

//TcpClient.cpp  客户端

#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
 WORD wVersionRequested;
 WSADATA wsaData;
 int err;
 
 wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
 
 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
 if ( err != 0 ) {
  return;
 }
 

 if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
  WSACleanup( );
  return;
 }
 SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

 SOCKADDR_IN addrSrv;
 addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
 addrSrv.sin_family=AF_INET;
 addrSrv.sin_port=htons(6000);

 connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

 char recvBuf[100];
 recv(sockClient,recvBuf,100,0);
 printf("%s\n",recvBuf);
 send(sockClient,"欢迎登陆",strlen("欢迎登陆")+1,0);

 closesocket(sockClient);
 WSACleanup();
}