计算机网络面试题 — TCP和UDP的区别是什么？

Author : Cyan_RA9
Source : 【卡码笔记】网站
Question : TCP和UDP的区别是什么？

【简要回答】

1. TCP 和 UDP的概念：
   • TCP（传输控制协议）：面向连接的可靠传输协议，保证数据完整有序到达。
   • UDP（用户数据报协议）：无连接的不可靠传输协议，注重传输速度和简单性。
2. TCP 和 UDP的区别：

   • 如下表所示：

     对比维度	TCP	UDP
     连接方式	面向连接（三次握手）	无连接
     可靠性	可靠（确认、重传、校验）	不可靠（可能丢包、乱序）
     传输顺序	数据按序到达	不保证顺序
     传输速度	较慢（建立连接、重传开销）	极快（无额外控制）
     头部开销	20字节（较大）	8字节（极小）
     流量控制	支持（滑动窗口）	不支持
     拥塞控制	支持（慢启动、拥塞避免）	不支持
     应用场景	网页、邮件、文件传输	视频流、游戏、DNS查询

【详细回答】

1. TCP和UDP的概念：
   • TCP：全称 Transmission Control Protocol，通过三次握手建立连接，提供端到端的可靠传输，确保数据无差错、不丢失、按序到达。
   • UDP：全称 User Datagram Protocol，直接发送数据包，不建立连接，不保证传输质量，但延迟极低，适用于实时性要求比较高的场景。
2. TCP和UDP的区别：
   • 连接方式：
     TCP：TCP需要先通过三次握手建立连接（SYN、SYN-ACK、ACK），然后数据传输完成后，再通过四次挥手释放连接（FIN、ACK、FIN-ACK、ACK）。
     UDP：UDP不建立链接，直接发送数据包，无需握手和挥手。
   • 可靠性：
     TCP：TCP通过确认应答（ACK）、超时重传、数据校验（校验和）确保数据可靠。
     UDP：UDP没有重传机制，发送即丢弃，可靠性交由应用层处理（如视频丢帧不影响整体）。
   • 传输顺序：
     TCP：TCP通过序列号（Sequence Number）保证接收端按序重组数据。
     UDP：UDP不维护数据顺序，接收端可能乱序接收（如VoIP通话中语音包顺序错乱）。
   • 传输速度：
     TCP：TCP因为连接管理、流量控制、重传等机制，所以它传输延迟较高。
     UDP：UDP没有控制开销，所以UDP传输速度极快，适合实时应用（如在线游戏、直播）。
   • 头部开销：
     TCP：TCP头部最小20字节（含选项字段可扩展），包含序列号、确认号、窗口大小等字段。
     UDP：UDP头部固定8字节（仅含有源/目标端口、长度、校验和）。
   • 流量控制：
     TCP：TCP通过滑动窗口动态调整发送速率，避免接收方缓冲区溢出。
     UDP：UDP没有流量控制，可能因为接收方处理不及时导致丢包。
   • 拥塞控制：
     TCP：TCP通过慢启动、拥塞避免、快重传等算法避免网络拥堵。
     UDP：UDP无拥塞控制，可能加剧拥塞（如P2P下载中的UDP Flood攻击）。
   • 应用场景：
     TCP：HTTP/HTTPS、SMTP（邮件）、FTP（文件传输）。
     UDP：DNS查询、视频会议（Zoom）、在线游戏。

【知识拓展】

1. TCP 和 UDP 的连接机制对比，如下图所示：
   

2. TCP 和 UDP 通信机制对比，如下图所示：
   

3. TCP 和 UDP 应用层报文处理对比，如下图所示：