传输层最重要的两种协议——UDP与TCP的区别（TCP可靠然而慢，UDP不可靠但是快）

UDP和TCP是传输层最核心的两种协议，它们的区别从根本上决定了互联网上各种应用的表现。

简单来说：

• TCP 像 打电话：需要接通、确认对方能听到、有条理地对话、最后说再见。可靠，但步骤多。

• UDP 像 发传单否按顺序收到。就是：把传单扔出去就行，不关心对方是否收到、高效，但不可靠。

下面通过一个详细的表格和解释来全面对比。

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UDP 与 TCP 核心区别对比表

特性	TCP	UDP
连接方式	面向连接	无连接
可靠性	可靠传输	不可靠传输
数据顺序	保证数据顺序	不保证数据顺序
传输模式	字节流	数据报文
速度与开销	慢，开销大	快，开销小
拥塞控制	有困难的拥塞控制机制	无拥塞控制
头部大小	较大（20-60字节）	较小（8字节）
应用场景	需要高可靠性的应用	需要高效率、低延迟的应用

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详细解释

1. 连接方式

• TCP 是面向连接的。在数据传输之前，通信双方必须通过“三次握手”建立一条稳定的连接通道。传输结束后，还会凭借“四次挥手”来断开连接。这就像打电话前要先拨通，说完“喂，听得到吗？”再开始正式通话。

• UDP 是无连接的。发送数据前不需要建立连接，直接发送。这就像发短信或邮寄明信片，写好地址内容就直接扔进邮筒，不管对方收没收到。

2. 可靠性与传输控制

这是最核心的区别。

• TCP通过以下机制确保可靠传输：

  • 确认应答与重传：接收方每收到一个数据包，都会返回一个“确认”信号。如果发送方一段时间内没收到确认，就会重新发送该数据包。

  • 序列号与排序：每个数据包都有序列号，接收方会根据序列号重新排序，确保数据顺序正确。

  • 流量控制：借助“滑动窗口”机制，防止发送方发送过快，导致接收方缓冲区溢出。

  • 拥塞控制：通过复杂的算法（如慢启动、拥塞避免）来探测网络状况，防止因网络拥堵导致数据包大量丢失。

• UDP不提供任何可靠性保证：

  • 简单地把数据发送出去，不确认、不重传、不排序、不控制流量。就是它只

  • 数据包可能会丢失、重复、或乱序到达。

3. 数据传输单位

• TCP 是 字节流。它把素材看作一连串无结构的字节流，没有明显的边界。应用程序需要自己处理材料的边界（例如，通过特定的分隔符）。

• UDP 是 数据报文有明确长度的独立单元。发送方发送多少次，接收方就会接收到多少次，保留了数据的边界。就是。每个UDP数据包都

4. 头部开销

• TCP 头部至少20字节，包含序列号、确认号、窗口大小等众多控制信息，因此开销大。

• UDP 头部固定8字节，只包含源端口、目标端口、长度和校验和，非常简洁。

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应用场景总结

根据不同的特性，它们被用于截然不同的场景：

使用 TCP 的典型应用（需要可靠性）

• Web浏览：HTTP/HTTPS

• 电子邮件：SMTP, POP3, IMAP

• 文件传输：FTP

• 远程终端访问：SSH

• 数据库访问

核心思想：这些应用要求内容完整无误地到达，速度慢一点可以接受。

使用 UDP 的典型应用（需要速度和效率）

• 视频流媒体、语音通话：如Zoom, Skype

  • 原因：丢失少量数据包只会导致画面/声音短暂模糊或卡顿，但如果等待重传，会导致严重延迟和卡顿，体验更差。

• 在线游戏

  • 原因：极低的延迟至关重要，玩家位置信息需实时更新，旧的数据包（即使重传成功）也毫无意义。

• 域名系统：DNS查询

  • 原因：请求和响应都非常小，一次来回即可完成。建立TCP连接的开销反而更大。

• 实时通信系统：如TFTP、某些IoT协议

• 广播和多播：如DHCP

核心思想：这些应用追求低延迟和实时性，可以容忍少量的数据丢失。

总结

协议	优点	缺点
TCP	可靠、稳定、资料顺序有保障	速度慢、延迟高、开销大、易受拥塞影响
UDP	速度快、延迟低、开销小、效率高	不可靠、数据可能丢失或乱序

选择TCP还是UDP，取决于应用程序的首要需求：是 “素材必须100%正确” ，还是 “速度高于一切” 。