UDP 与TCP 理论小结

TCP与UDP的区别

1. 理解：窗口和滑动窗口
TCP的流量控制
TCP使用窗口机制进行流量控制
什么是窗口？
连接建立时，各端分配一块缓冲区用来存储接收的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端
接收方发送的确认信息中包含了自己剩余的缓冲区尺寸
剩余缓冲区空间的数量叫做窗口
2. TCP的流控过程（滑动窗口）
2. TCP 与UDP的区别

很多文章都说TCP协议可靠，UDP协议不可靠！为什么前者可靠，后者不可靠呢？既然UDP协议不可靠，为什么还要使用它呢？所谓的TCP协议是面向连接的协议，面向连接是什么呢？
TCP和UDP都是传输层的协议！从编程的角度看，就是两个模块（模块就是代码的集合，一系列代码的组合提供相应的功能！模块化最终目的就是：分工协作！模块化好处：便于扩展开发以及维护！）。
先说TCP协议：
这个协议，是面向的连接！面向连接这个概念，我们要从物理层看起。大家都知道，因为“信道复用技术”的迅猛发展，才促使了计算机网络的发展！如果没有“信道复用技术”，那么单条线路上（这里的线路指物理传输介质，例如：双绞线、光纤、电话线）单位时间内只能供一台计算机使用！还是举例说明：就拿你自己的计算机来说，你跟同学“小明”聊天的时候，就不能跟另外一位同学“小强”聊天，如果你想同时跟两位同学聊天，那么你就得装两条线路！那么同时与第三位、第四位同学。。。第N位同学聊天的时候，你需要装几根线路？全世界人民聊天的时候，又需要装几根线路？
“信道复用技术”实现了，在同一条线路上，单位时间内可供X台计算机同时通信！Toad知道以下几种复用技术：
1、频分复用 2、时分复用 3、波分复用 4、码分复用 5、空分复用 6、统计复用 7、极化波复用
关于“信道复用技术”更深层次的问题，需要你自己去研究！
上面我们提到了“信道复用技术”！知道了这一点，我们就很容易明白“物理信道”上的“虚拟信道”概念了！不同的信道复用技术，使用不同的复用技术，目的就是创建“虚拟信道”。
一个TCP协议连接其实就是在物理线路上创建的一条“虚拟信道”。这条“虚拟信道”建立后，在TCP协议发出FIN包之前（两个终端都会向对方发送一个FIN包），是不会释放的。正因为这一点，TCP协议被称为面向连接的协议！


UDP协议，一样会在物理线路上创建一条“虚拟信道”，否则UDP协议无法传输数据！但是，当UDP协议传完数据后，这条“虚拟信道”就被立即注销了！因此，称UDP是不面向连接的协议！

TCP协议和UDP协议为什么会共存?

1. 大家要知道，一种物理线路，单位时间内，能够创建的“虚拟信道”是有限的！

2. 使用TCP协议传输数据，当数据从A端传到B端后，B端会发送一个确认包（ACK包）给A端，告知A端数据我已收到！UDP协议就没有这种确认机制！这就是为什么说TCP协议可靠，UDP协议不可靠.

QQ普通会员就是使用的UDP协议进行传输数据！既然UDP协议自身没有确认机制，这个工作可以交给应用层的进程来完成（QQ）！大家使用QQ的时候，感觉出错的几率还是非常小吧！当然，把这个确认工作完全交给QQ自身来做，就直接导致了，QQ软件体积增大！



有些应用，对数据传输可靠性要求非常高，例如大家浏览网页，通过网页注册帐号、转帐等服务，这是不容许出错的，使用TCP协议能把出错的可能性降到最低（当然，网络自身很糟糕，TCP协议也没办法）。但是，提供这种可靠服务，会加大网络带宽的开销，因为“虚拟信道”是持续存在的，同时网络中还会出现大量的ACK和FIN包！

因此，鱼和熊掌不可兼得，需根据实际情况选择传输协议.TCP协议提供了可靠的数据传输,但是其拥塞控制、数据校验、重传机制的网络开销很大,不适合实时通信,所以选择开销很小的UDP协议来传输数据。

UDP 协议是无连接的数据传输协议并且无重传机制,会发生丢包、收到重复包、乱序等情况。而对于数据精确性要求不高的状态数据以及视频数据,丢包的影响不大。因为会不断收到新的包,丢失的个别包会有新的包来覆盖,所以只需在远程控制系统的通信部分自行处理乱序及重复包的问题,而对于丢包的问题一般不作处理。 但对于命令包这种需要精确收发的数据, 可在程序的开发中加入丢包重发和超时丢弃的处理。 当然,如果开发的是对于实时性要求不高的事件型控制命令的传输,不希望发生指令的丢失也可以直接采用TCP协议。TCP的重传机制正好适合这种情况。



非面向连接的传输协议在数据传输之前不建立连接，而是在每个中间节点对非面向连接的包和数据包进行路由。没有点到点的连接，非面向连接的协议，如UDP，是不可靠的连接。当一个UDP数据包在网络中移动时，发送过程并不知道它是否到达了目的地，除非应用层已经确认了它已到达的事实。非面向连接的协议也不能探测重复的和乱序的包。标准的专业术语用“不可靠”来描述UDP。在现代网络中，UDP并不易于导致传输失败，但是你也不能肯定地说它是可靠的


TCP和UDP都是传输层的协议！


应用层 （QQ）
物理连接层
各自协议使用的常用端口：如http, https, tcp, udp, ftp等等

TCP:
FTP:21, Telnet:23, SMTP:25

UDP:
DNS:53, TFTP:69, SNMP:161, RIP:520

https:
http:80



TCP协议与UDP协议的区别
首先咱们弄清楚，TCP协议和UCP协议与TCP/IP协议的联系，很多人犯糊涂了，一直都是说TCP/IP协议与UDP协议的区别，我觉得这是没有从本质上弄清楚网络通信！
TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的。UDP只是其中的一个。之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP,IP协议是两个很重要的协议，就用他两命名了。
TCP/IP协议集包括应用层,传输层，网络层，网络访问层。
其中应用层包括:
超文本传输协议(HTTP):万维网的基本协议.
文件传输(TFTP简单文件传输协议):
远程登录(Telnet),提供远程访问其它主机功能,它允许用户登录
internet主机,并在这台主机上执行命令.
网络管理(SNMP简单网络管理协议),该协议提供了监控网络设备的方法,以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等.
域名系统(DNS),该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址.
其次网络层包括:
Internet协议(IP)
Internet控制信息协议(ICMP)
地址解析协议(ARP)
反向地址解析协议(RARP)
最后说网络访问层:网络访问层又称作主机到网络层(host-to-network).网络访问层的功能包括IP地址与物理地址硬件的映射,以及将IP封装成帧.基于不同硬件类型的网络接口,网络访问层定义了和物理介质的连接.
当然我这里说得不够完善，TCP/IP协议本来就是一门学问，每一个分支都是一个很复杂的流程，但我相信每位学习软件开发的同学都有必要去仔细了解一番。
下面我着重讲解一下TCP协议和UDP协议的区别。
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：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；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；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：（文章部分转载http://zhangjiangxing-gmail-com.iteye.com，主要是这个人讲解得很到位，的确很容易使人理解！）
TCP三次握手过程
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建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行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
TCP的包头结构：
源端口 16位
目标端口 16位
序列号 32位
回应序号 32位
TCP头长度 4位
reserved 6位
控制代码 6位
窗口大小 16位
偏移量 16位
校验和 16位
选项 32位(可选)
这样我们得出了TCP包头的最小长度，为20字节。

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。
UDP的包头结构：
源端口 16位
目的端口 16位
长度 16位
校验和 16位

小结TCP与UDP的区别：
1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
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





2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
1. TCP协议在传送数据段的时候要给段标号；UDP协议不
2. TCP协议可靠；UDP协议不可靠
3. TCP协议是面向连接；UDP协议采用无连接
4. TCP协议负载较高，采用虚电路；UDP采用无连接
5. TCP协议的发送方要确认接收方是否收到数据段（3次握手协议）
6. TCP协议采用窗口技术和流控制