tcp和udp的應用場景 - 全文

　　概述

　　兩者都是通信協(xié)議， TCP、UDP 是傳輸層協(xié)議，但他們的通信機制與應用場景不同，下面來闡述兩者的區(qū)別以及它們的應用場景。

　　TCP 與 UDP

　　TCP（Transmission Control Protocol），又叫傳輸控制協(xié)議，UDP（User Datagram Protocol），又叫用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，它們都是傳輸層的協(xié)議，但兩者的機制不同，它們的區(qū)別如下：

　　TCP

　　從如上表格看到，TCP 是面向連接的，并且是一種可靠的協(xié)議，在基于 TCP 進行通信時，通信雙方需要先建立一個 TCP 連接，建立連接需要經(jīng)過三次握手，握手成功才可以進行通信，關(guān)于 TCP 三次握手、四次揮手的過程請看該文章。

　　另外 TCP 協(xié)議是一種可靠的傳輸協(xié)議，那么它是如何保證可靠性的呢？

　　可靠性

　　在講解 TCP 如何保證可靠性前，首先得理解什么是可靠。在通信的角度來看，可靠即要確保通信雙方的通信信息不會丟失，若丟失了保證能夠?qū)ζ溥M行恢復，并且收到的信息內(nèi)容與原發(fā)送內(nèi)容一樣。

　　在 TCP 中，傳輸報文都是通過建立的虛擬連接來進行傳輸，發(fā)送端傳輸?shù)拿恳粋€ TCP 報文，都會對其進行編號（編號是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑?，發(fā)送的報文可能會亂序到達，因此需要根據(jù)編號對報文進行重排），并且開啟一個計時器；當接收端收到報文后，并且通過校驗和對收到的報文數(shù)據(jù)進行校驗，若校驗成功則會返回一個確認報文，告知發(fā)送端我已經(jīng)成功收到該報文了；若發(fā)送端在計時器結(jié)束前仍未收到確認報文，則認為接收端接收失敗，則會重傳該報文；服務(wù)端若收到重復報文（根據(jù)編號發(fā)現(xiàn)已經(jīng)是收到了），則會將該報文丟棄。

　　因此，從上面的機制可以知道，TCP 是通過重傳、確認和校驗和的方式來確?？煽?。

　　Tcp的優(yōu)點：

　　可靠，穩(wěn)定

　　TCP的可靠性體現(xiàn)在傳輸數(shù)據(jù)之前，三次握手建立連接（四次揮手釋放連接），并且在數(shù)據(jù)傳遞時，有確認、窗口、重傳、擁塞控制機制，數(shù)據(jù)傳完之后，斷開連接用來節(jié)省系統(tǒng)資源。

　　TCP的缺點

　　慢，效率低，占用系統(tǒng)資源高，易被攻擊

　　傳數(shù)據(jù)之前建立連接，這樣會消耗時間，而且在消息傳遞時，確認機制、重傳機制和擁塞控制機制都會消耗大量的時間，而且要在每臺設(shè)備上維護所有的傳輸連接。而每個連接都會占用系統(tǒng)的CPU、內(nèi)存等硬件軟件資源。并且TCP的取而機制、三次握手，這些也導致TCP容易被人利用，實現(xiàn)DOS，DDOS攻擊。

　　UDP的優(yōu)點

　　快，比TCP稍安全

　　UDP沒有TCP的握手、確認、窗口、重傳、擁塞控制等機制，udp是一個無狀態(tài)的傳輸協(xié)議，所以他在傳輸數(shù)據(jù)時非?？?。M沒有TCP的這些機制，UDP較TCP被攻擊者利用的漏洞就要少一些。UDP也是無法避免攻擊的，比如：UDP flood攻擊。。。

　　UDP的缺點

　　不可靠，不穩(wěn)定

　　因為UDP沒有TCP的那些可靠機制，在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不好時很容易丟包。

　　基于以上優(yōu)點，那么：　

　　UDP 是一種面向無連接，且不可靠的協(xié)議，在通信過程中，它并不像 TCP 那樣需要先建立一個連接，只要（目的地址，端口號，源地址，端口號）確定了，就可以直接發(fā)送信息報文，并且不需要確保服務(wù)端一定能收到或收到完整的數(shù)據(jù)。它僅僅提供了校驗和機制來保障一個報文是否完整，若校驗失敗，則直接丟棄報文，不做任何處理。

　　TCP/UDP編程模型

　　從程序?qū)崿F(xiàn)的角度來看，可以用下圖來進行描述。

　　從上圖也能清晰的看出，TCP通信需要服務(wù)器端偵聽listen、接收客戶端連接請求accept，等待客戶端connect建立連接后才能進行數(shù)據(jù)包的收發(fā)（recv/send）工作。而UDP則服務(wù)器和客戶端的概念不明顯，服務(wù)器端即接收端需要綁定端口，等待客戶端的數(shù)據(jù)的到來。后續(xù)便可以進行數(shù)據(jù)的收發(fā)（recvfrom/sendto）工作。

　　在前面講解UDP時，提到了UDP保留了報文的邊界，下面我們來談?wù)凾CP和UDP中報文的邊界問題。在默認的阻塞模式下，TCP無邊界，UDP有邊界。

　　對于TCP協(xié)議，客戶端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，只要服務(wù)端的這個函數(shù)的緩沖區(qū)足夠大，會一次性接收過來，即客戶端是分好幾次發(fā)過來，是有邊界的，而服務(wù)端卻一次性接收過來，所以證明是無邊界的；

　　而對于UDP協(xié)議，客戶端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，即使服務(wù)端的這個函數(shù)的緩沖區(qū)足夠大，也只會一次一次的接收，發(fā)送多少次接收多少次，即客戶端分幾次發(fā)送過來，服務(wù)端就必須按幾次接收，從而證明，這種UDP的通訊模式是有邊界的。

　　TCP 與 UDP 的應用場景

　　從特點上我們已經(jīng)知道，TCP 是可靠的但傳輸速度慢 ，UDP 是不可靠的但傳輸速度快。因此在選用具體協(xié)議通信時，應該根據(jù)通信數(shù)據(jù)的要求而決定。

　　若通信數(shù)據(jù)完整性需讓位與通信實時性，則應該選用 TCP 協(xié)議（如文件傳輸、重要狀態(tài)的更新等）；反之，則使用 UDP 協(xié)議（如視頻傳輸、實時通信等）。

　　什么時候應該使用TCP：

　　當對網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量有要求的時候，比如：整個數(shù)據(jù)要準確無誤的傳遞給對方，這往往用于一些要求可靠的應用，比如HTTP、HTTPS、FTP等傳輸文件的協(xié)議，POP、SMTP等郵件傳輸?shù)膮f(xié)議。

　　在日常生活中，常見使用TCP協(xié)議的應用如下：

　　瀏覽器，用的HTTP

　　FlashFXP，用的FTP

　　Outlook，用的POP、SMTP

　　Putty，用的Telnet、SSH

　　QQ文件傳輸

　　什么時候應該使用UDP：

　　當對網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量要求不高的時候，要求網(wǎng)絡(luò)通訊速度能盡量的快，這時就可以使用UDP。

　　比如，日常生活中，常見使用UDP協(xié)議的應用如下：

　　QQ語音

　　QQ視頻

　　TFTP