TCP和UDP的区别

TCP和UDP是OSI模型中的运输层中的协议。TCP提供可靠的通信传输,而UDP则常被用于广播和细节控制交给应用的通信传输

UDP(User Datagram Protocol)

      UDP不提供复杂的控制机制,利用IP提供面向无连接的通信服务。并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻,立刻按照原样发送到网络上的一种机制。 即使是出现网络拥堵的情况下,UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为。此外,传输途中如果出现了丢包,UDO也不负责重发。甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。如果需要这些细节控制,那么不得不交给由采用UDO的应用程序去处理。换句话说,UDP将部分控制转移到应用程序去处理,自己却只提供作为传输层协议的最基本功能。UDP有点类似于用户说什么听什么的机制,但是需要用户充分考虑好上层协议类型并制作相应的应用程序。

TCP(Transmission Control Protocol)

     TCP充分实现了数据传输时各种控制功能,可以进行丢包的重发控制,还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在UDP中都没有。此外,TCP作为一种面向有连接的协议,只有在确认通信对端存在时才会发送数据,从而可以控制通信流量的浪费。TCP通过检验、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。

一、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,一直都是说TCP/IP协议与UDP协议的区别,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
   
TCP/IP协议集包括应用层,传输层,网络层,网络访问层
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
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)  

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.

下面讲解一下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,其中的过程非常复杂,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。

      TCP建立连接要进行3次握手
       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
     3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据
     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.基于连接与无连接;
    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。

UDP应用场景:
  1.面向数据报方式
  2.网络数据大多为短消息 
  3.拥有大量Client
  4.对数据安全性无特殊要求
  5.网络负担非常重,但对响应速度要求高
 
TCP: 
TCP编程的服务器端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind(); 
  4、开启监听,用函数listen(); 
  5、接收客户端上来的连接,用函数accept(); 
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、关闭网络连接; 
  8、关闭监听; 

TCP编程的客户端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选 
  4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性; 
  5、连接服务器,用函数connect(); 
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、关闭网络连接;

UDP:
与之对应的UDP编程步骤要简单许多,分别如下: 
  UDP编程的服务器端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind(); 
  4、循环接收数据,用函数recvfrom(); 
  5、关闭网络连接; 

UDP编程的客户端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选 
  4、设置对方的IP地址和端口等属性; 
  5、发送数据,用函数sendto(); 
  6、关闭网络连接;

posted @ 2017-12-08 14:37  华子AI  阅读(...)  评论(... 编辑 收藏