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淺談TCP與UDP協(xié)議的區(qū)別

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  • 發(fā)布時(shí)間:2017/2/16 16:40:01
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  現(xiàn)在Internet上流行的協(xié)議是TCP/IP協(xié)議,該協(xié)議中對(duì)低于1024的端口都有確切的定義,他們對(duì)應(yīng)著Internet上一些常見(jiàn)的服務(wù)。這些常見(jiàn)的服務(wù)可以分為使用TCP端口面向連接)和使用UDP端口(面向無(wú)連接)兩種。

TCP協(xié)議簡(jiǎn)介

  TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協(xié)議)是面向連接的協(xié)議,也就是說(shuō),在收發(fā)數(shù)據(jù)前,必須和對(duì)方建立可靠的連接。

  一個(gè)TCP連接必須要經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話(huà)”才能建立起來(lái),其中的過(guò)程非常復(fù)雜,只簡(jiǎn)單的描述下這三次對(duì)話(huà)的簡(jiǎn)單過(guò)程:主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)出連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包:“我想給你發(fā)數(shù)據(jù),可以嗎?”,這是第一次對(duì)話(huà);主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送同意連接和要求同步(同步就是兩臺(tái)主機(jī)一個(gè)在發(fā)送,一個(gè)在接收,協(xié)調(diào)工作)的數(shù)據(jù)包:“可以,你什么時(shí)候發(fā)?”,這是第二次對(duì)話(huà);主機(jī)A再發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包確認(rèn)主機(jī)B的要求同步:“我現(xiàn)在就發(fā),你接著吧!”,這是第三次對(duì)話(huà)。三次“對(duì)話(huà)”的目的是使數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收同步,經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話(huà)”之后,主機(jī)A才向主機(jī)B正式發(fā)送數(shù)據(jù)。

  TCP的三次握手過(guò)程如下:

  1. 主機(jī)A通過(guò)向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)含有同步序列號(hào)的標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段給主機(jī)B ,向主機(jī)B請(qǐng)求建立連接,通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)段,主機(jī)A告訴主機(jī)B 兩件事:我想要和你通信;你可以用哪個(gè)序列號(hào)作為起始數(shù)據(jù)段來(lái)回應(yīng)我。

  2. 主機(jī)B收到主機(jī)A的請(qǐng)求后,用一個(gè)帶有確認(rèn)應(yīng)答(ACK)和同步序列號(hào)(SYN)標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段響應(yīng)主機(jī)A,也告訴主機(jī)A兩件事:我已經(jīng)收到你的請(qǐng)求了,你可以傳輸數(shù)據(jù)了;你要用哪佧序列號(hào)作為起始數(shù)據(jù)段來(lái)回應(yīng)我。

  3. 主機(jī)A收到這個(gè)數(shù)據(jù)段后,再發(fā)送一個(gè)確認(rèn)應(yīng)答,確認(rèn)已收到主機(jī)B 的數(shù)據(jù)段:“我已收到回復(fù),我現(xiàn)在要開(kāi)始傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)了。這樣3次握手就完成了,主機(jī)A和主機(jī)B就可以傳輸數(shù)據(jù)了。

  TCP建立連接要進(jìn)行3次握手,而斷開(kāi)連接要進(jìn)行4次。

  1. 當(dāng)主機(jī)A完成數(shù)據(jù)傳輸后,將控制位FIN置1,提出停止TCP連接的請(qǐng)求;

  2. 主機(jī)B收到FIN后對(duì)其作出響應(yīng),確認(rèn)這一方向上的TCP連接將關(guān)閉,將ACK置1;

  3. 由B端再提出反方向的關(guān)閉請(qǐng)求,將FIN置1;

  4. 主機(jī)A對(duì)主機(jī)B的請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn),將ACK置1,雙方向的關(guān)閉結(jié)束。

  由TCP的三次握手和四次斷開(kāi)可以看出,TCP使用面向連接的通信方式,大大提高了數(shù)據(jù)通信的可靠性,使發(fā)送數(shù)據(jù)端和接收端在數(shù)據(jù)正式傳輸前就有了交互,為數(shù)據(jù)正式傳輸打下了可靠的基礎(chǔ)。

UDP協(xié)議簡(jiǎn)介

  UDP(User Data Protocol)——用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,是一個(gè)簡(jiǎn)單的面向數(shù)據(jù)報(bào)的運(yùn)輸層協(xié)議。UDP不提供可靠性,它只是把應(yīng)用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去,但是并不能保證它們能到達(dá)目的地。由于UDP在傳輸數(shù)據(jù)報(bào)前不用在客戶(hù)和服務(wù)器之間建立一個(gè)連接,且沒(méi)有超時(shí)重發(fā)等機(jī)制,故而傳輸速度很快。

  UDP協(xié)議具有如下幾個(gè)特點(diǎn):

  (1)UDP是一個(gè)非連接的協(xié)議,傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接,當(dāng)它想傳送時(shí)就簡(jiǎn)單地去抓取來(lái)自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù),并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。在發(fā)送端,UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計(jì)算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制;在接收端,UDP把每個(gè)消息段放在隊(duì)列中,應(yīng)用程序每次從隊(duì)列中讀一個(gè)消息段。

  (2)由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接,因此也就不需要維護(hù)連接狀態(tài),包括收發(fā)狀態(tài)等,因此一臺(tái)服務(wù)機(jī)可同時(shí)向多個(gè)客戶(hù)機(jī)傳輸相同的消息。

  (3)UDP信息包的標(biāo)題很短,只有8個(gè)字節(jié),相對(duì)于TCP的20個(gè)字節(jié)信息包的額外開(kāi)銷(xiāo)很小。

  (4)吞吐量不受擁擠控制算法的調(diào)節(jié),只受應(yīng)用軟件生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、源端和終端主機(jī)性能的限制。

  (5)UDP使用盡最大努力交付,即不保證可靠交付,因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的鏈接狀態(tài)表(這里面有許多參數(shù))。

  (6)UDP是面向報(bào)文的。發(fā)送方的UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文,在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分,也不合并,而是保留這些報(bào)文的邊界,因此,應(yīng)用程序需要選擇合適的報(bào)文大小。

  我們經(jīng)常使用“ping”命令來(lái)測(cè)試兩臺(tái)主機(jī)之間TCP/IP通信是否正常,其實(shí)“ping”命令的原理就是向?qū)Ψ街鳈C(jī)發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包,然后對(duì)方主機(jī)確認(rèn)收到數(shù)據(jù)包,如果數(shù)據(jù)包是否到達(dá)的消息及時(shí)反饋回來(lái),那么網(wǎng)絡(luò)就是通的。

TCP與UDP區(qū)別總結(jié)

  1. TCP面向連接(如打電話(huà)要先撥號(hào)建立連接);UDP是無(wú)連接的,即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接;

  2. TCP提供可靠的服務(wù)。也就是說(shuō),通過(guò)TCP連接傳送的數(shù)據(jù),無(wú)差錯(cuò),不丟失,不重復(fù),且按序到達(dá);UDP盡最大努力交付,也不保證可靠交付;

  3. TCP面向字節(jié)流,實(shí)際上是TCP把數(shù)據(jù)看成一連串無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流;UDP是面向報(bào)文的;

  4. UDP沒(méi)有擁塞控制,因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低(對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用很有用,如IP電話(huà),實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等);

  5. 每一條TCP連接只能是點(diǎn)到點(diǎn)的;UDP支持一對(duì)一,一對(duì)多,多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信;

  6. TCP首部開(kāi)銷(xiāo)20字節(jié);UDP的首部開(kāi)銷(xiāo)小,只有8個(gè)字節(jié);

  7. TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道,UDP則是不可靠信道。

應(yīng)用場(chǎng)合

  UDP適用于不需要TCP可靠機(jī)制的情形,比如,當(dāng)高層協(xié)議或應(yīng)用程序提供錯(cuò)誤和流控制功能的時(shí)候,UDP是傳輸層協(xié)議,服務(wù)于很多知名應(yīng)用層協(xié)議,包括網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、域名系統(tǒng)(DNS)以及簡(jiǎn)單文件傳輸系統(tǒng)(TFTP)。比如,日常生活中,常見(jiàn)使用UDP協(xié)議的應(yīng)用如下: QQ語(yǔ)音、QQ視頻、TFTP ……。

  TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的運(yùn)輸層通信協(xié)議,通常由IETF的RFC793說(shuō)明。在簡(jiǎn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中,它完成運(yùn)輸層所指定的功能。一些要求比較高的服務(wù)一般使用這個(gè)協(xié)議,如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、POP3等。


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