TCP与UDP --- 前端网络必知

Victor716
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OSI/RM模型与网络协议

众所周知，为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的OSI/RM模型（Open System Interconnection/Reference Model）。

它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：

  1. 物理层（Physics Layer）
  2. 数据链路层（Data Link Layer）
  3. 网络层（Network Layer）
  4. 传输层（Transport Layer）
  5. 会话层（Session Layer）
  6. 表示层（Presentation Layer）
  7. 应用层（Application Layer）

其中：

TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol）

为了实现不同网络之间的互连，美国国防部于1977年到1979年间制定了TCP/IP体系结构和协议。
TCP/IP是由一组具有专业用途的多个子协议组合而成的。

这些子协议包括：

  • TCP
  • IP
  • UDP
  • ARP
  • ICMP

TCP

TCP的优点：

  1. 可靠，稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。

TCP的缺点：

  • 因为每次握手和挥手都要4次，所以传输慢，效率低，占用系统资源高
  • 每次建立连接保持时间短
  • 易被攻击 -- 因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击

由于TCP在传递数据之前，需要走一系列的复杂流程

  1. 先建连接，三次握手（实际是四次）-- 这一步就很费时了
  2. 在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间
  3. 要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。

UDP

UDP用户数据包协议 是User Datagram Protocol的简称，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议。

UDP协议与TCP协议一样用于处理数据包，在OSI模型中，两者都位于传输层，处于IP协议的上一层。

UDP的优点：

  1. 快
  2. 比TCP稍安全
  3. UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制
  4. UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。

UDP的缺点：

  1. 数据传输不可靠，不稳定 因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。

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。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。

TCP与UDP的区别

UDP协议与TCP协议相同点：

  1. 都属于传输层, 同属TCP/IP的子协议

  2. 都用于处理数据包 UDP协议与TCP协议不同点：

  3. 基于连接与无连接（发送数据之前不需要建立连接）

  4. TCP要求系统资源较多，UDP较少

  5. UDP程序结构较简单 

  6. 流模式（TCP）与数据报模式(UDP)

  7. TCP保证数据正确性，UDP可能丢包 

  8. TCP保证数据顺序，UDP不保证

  9. 有状态和无状态

应用场景

什么时候应该使用TCP？

当对网络通讯质量且数据准确度有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。

在日常生活中，常见使用TCP协议的应用如下：

  • 浏览器 用的HTTP
  • FlashFXP 用的FTP
  • Outlook 用的POP、SMTP
  • Putty 用的Telnet、SSH QQ文件传输 ，这时就可以使用UDP。 比如，日常生活中，常见使用UDP协议的应用如下：

什么时候应该使用UDP？

当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快（实时传输）

  • QQ语音
  • QQ视频
  • TFTP
  • 网络游戏
  • 网络直播

参考文献

  1. TCP和UDP的最完整的区别
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