TCP与UDP：最佳用途和11个核心差异

传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）是Internet协议（IP）套件中的两个核心通信协议，用于通过网络在设备之间发送数据。

尽管这两个协议都是OSI模型层次结构的必要元素，但它们启用数据传输的方法非常独特。

什么是TCP（传输控制协议）？

TCP是一个面向连接的协议，它在发送方和接收方之间建立了专用的链接，允许可靠，有序和错误检查的数据传输，这是维护数据完整性的理想协议。

TCP的显着特征：

• 以连接为导向： 在数据传输开始之前，TCP在设备之间建立了连接，并维护它，直到传输完成为止。
• 可靠性： TCP使用确认，校验和重传仪来确保准确传递数据，而不会损失。
• 订购交货： TCP保证数据包以正确的顺序传递，提供连贯且一致的数据流。
• 流量控制： TCP管理数据传输速率，以避免压倒接收设备，并根据接收器的容量来调整流量。
• 拥塞控制： TCP检测网络拥塞并调整数据传输速度，以防止更多的拥塞并确保有效的数据传输。

TCP的理想应用：

TCP最适合需要可靠，准确的数据传输的应用，例如：

• 网络浏览
• 电子邮件
• 文件传输
• 视频流（不是直播）

什么是UDP（用户数据报协议）？

UDP是一项无连接协议，侧重于速度和效率。尽管能够进行快速数据传输，但它不能保证准确性，订单或数据完整性 - 适用于时间敏感或实时应用程序的合适选择，而速度优先于可靠性。

值得注意的功能：

• 无连接： 在发送数据之前，不要建立专用的连接，从而更快地传输更快。
• 没有错误检查： 不提供内置错误检查或校正，这意味着它不能保证数据能够准确地传递。
• 无序交货： 不保证数据包将按发送的顺序传递，这可能会导致订购外交付。
• 低空头顶： 确实具有最小的协议开销，可以更快地传输和较低的延迟。
• 广播和多播： 可以同时轻松地将数据发送给多个收件人。

理想应用：

UDP最适合优先级速度并可以容忍某些数据丢失或订购交付的应用程序，例如：

• 现场流
• 在线游戏
• IP上的语音（VOIP）
• 实时数据监视

TCP vs UDP：11个核心差异

以下是传输控制协议和用户数据报协议之间的详细比较。

1.sender接收器连接

TCP面向连接

作为以连接为导向的协议，TCP在数据传输开始之前建立了发件人和接收器之间的专用连接 - 类似于设置双方同意交流的电话。

该协议使用三向握手过程（SYN，SYN-ACK，ACK）来建立连接，确保双方准备就参数（例如序列编号和窗口大小）进行交流并达成协议。

建立连接后，TCP会跟踪通信状态，例如发送和接收的数据，以及连接是打开还是关闭。

数据传输完成后，TCP使用四向握手过程（FIN，ACK，FIN，ACK）终止连接，确认通信结束。

UDP是无连接的

UDP没有建立专用的连接；它只是将数据从发送者移至接收方，而无需任何初步握手。

没有专用的连接，UDP不会跟踪通信状态，并且每个数据包都不意识到事先或后续数据包，独立发送。由于没有对通信渠道进行监视，因此缺乏连接维护可以更快地传输数据。

此外，UDP不需要连接终止过程 - 当发送者停止发送数据时，通信渠道会切断。

2.可靠性和错误检查

TCP验证数据传输

传输控制协议可以通过验证数据在发件人和接收方之间准确，完全完全传递数据来确保可靠的数据传输。这是通过一系列的支票和余额来完成的，例如确认和校验和检查，这些检查已确认已收到数据并没有腐败。

如果数据丢失或在传输过程中发生错误，则TCP将重新启动数据包以保持准确性和完整性。此可靠性使TCP成为文件传输和Web浏览等应用程序的理想选择。

UDP不跟踪数据传输

用户数据报协议不会跟踪数据传输并执行最小的错误检查，而是专注于速度和效率。因此，UDP不能保证数据到达目的地完整或没有腐败。

超级可靠性权衡的速度使UDP适用于时间敏感的应用程序，例如视频流或在线游戏，偶尔可能会丢失数据。

3.数据包传输

TCP提供顺序数据传输

TCP确保通过将序列编号分配给每个数据包来以发送的顺序传递数据包，从而使接收器以正确的序列重新组装数据。如果数据包到达订单中，TCP将持有它们，并等待任何丢失的数据包到达，然后再将其传递到应用程序。

UDP不保证数据顺序

UDP不能保证数据包将按发送的顺序到达。与TCP不同，UDP不会将序列编号分配给数据包，这意味着它们可能会在传输过程中出现或丢失。

尽管缺乏订购可能会导致差距或脱节信息，但由于无需跟踪或重新排序数据包，也可能导致更快的数据传输。

4.流控制和拥塞控制

TCP提供稳定的数据传输

传输控制协议使用流量和拥塞控制机制，以进行有效且稳定的数据传输。

流控制根据接收器的容量管理数据传输速率，从而阻止发件人压倒接收器 - 这是通过滑动窗口方法完成的，该方法根据接收器处理传入数据的能力来调整数据流。

TCP的拥塞控制算法监视网络条件并调整数据传输速率。如果检测到拥塞，TCP会减慢传播，以防止交通拥堵并保持整个网络的平滑数据流。

UDP缺乏数据控制机制

用户数据报协议没有内置流或拥塞控制机制来监视接收器的容量或网络条件。

尽管这种缺乏控制范围允许快速有效的数据传输，但它以接收器超载和网络拥塞的潜在成本产生，这可能会导致诸如数据包丢失，延迟和抖动等问题。

5.网络开销

TCP需要更多数据

由于其面向连接的性质，TCP具有更多的开销，该性质涉及在数据传输之前建立连接并之后终止它。

确认收到数据包的收到时，TCP需要其他数据，并检查错误，这有助于更多开销。尽管此开销可以减慢传输速度，但它提供了可靠性和数据的准确性，使TCP适用于Web浏览，电子邮件和文件传输等应用程序。

UDP更轻，更快

UDP由于其无连接的性质以及发件人和接收器之间缺乏守望先锋而具有最小的开销。这使其可以以较低的延迟和更快的传输方式运行，但是缺乏错误检查和发送方/接收器通信会导致数据丢失或损坏。

6.处理大数据大小

TCP可以处理大型数据包

由于其能够建立专用连接，TCP可以通过将它们分解为较小的数据包来可靠地处理大型数据集，以便在接收端重新组装它们。

UDP使用较小的数据包更好

尽管UDP可以处理较大的文件，但其无连接性质更适合传输较小的数据包。

7.状态

TCP维护状态信息

一旦数据传输开始，TCP便会跟踪连接状态，包括数据包，接收器确认和任何重新启动要求的序列数。这使得TCP可以在发送者/接收器通信期间提供流量控制，错误检查并维护数据完整性。

UDP是无状态的

用户数据报协议（UDP）在通信过程中没有跟踪正在进行的连接或维护状态信息。UDP独立发送数据包，而无需跟踪数据包的顺序或确认。这使数据传输更快，但也增加了数据丢失，重复或损坏的风险。

8.端口多路复用

TCP支持端口多路复用

TCP支持端口多路复用，允许多个应用程序使用同一网络端口，同时仍分别管理其数据。这是通过在同一端口上使用不同的连接来完成的，每个连接都通过IP地址和端口号的唯一组合来识别。

UDP支持有限的端口多路复用

UDP还通过使用IP地址和端口号的唯一组合来支持端口多路复用。

但是，由于其无状态的性质，UDP通常用于简单，更快的沟通，例如实时流媒体和在线游戏。

9.安全漏洞

TCP易受SYN洪水攻击的脆弱性

TCP可能容易受到SYN洪水攻击的影响，在此，攻击者在不完成三向握手过程的情况下将许多SYN（同步）请求发送到服务器。这可能会导致服务器过载，因为资源被分配用于半开的连接，可能导致服务器崩溃或无反应性并破坏合法连接。

为了应对这些攻击，TCP可以实施Syn Cookie来验证连接请求而无需分配资源并使用限制速率以控制传入的请求率并减轻SYN洪水攻击的影响。

UDP易受DDOS攻击的脆弱性

UDP可能很容易受到伤害 分布式拒绝服务（DDOS）攻击 利用其缺乏联系建立。在此类攻击中，攻击者从多个来源淹没了大量UDP数据包的服务器，从而导致网络拥塞或服务中断。

为了防止这些攻击，基于UDP的服务可以实施限制速率，过滤和IP阻塞，以管理传入的流量并阻止恶意来源。防火墙和入侵检测系统可以监视交通模式，检测异常并提供早期警告以帮助应对潜在的攻击。

10.多播和广播

TCP适用于一对一的交流

TCP）不是多播的最佳选择。它以连接为导向的性质和对确认的要求更适合一对一的交流，而不是一对多的场景。

UDP专为多播设计

UDP的无连接性质和有效的数据传输使其能够非常有效地处理一对多通信，从而成为向多个收件人广播或多播数据的理想选择。

11.标题

TCP具有可变长度的标头

TCP的可变长度标头包含为流量控制，错误检测和在传输过程中正确的数据包顺序提供信息的字段。TCP标头中的关键字段包括。

• 跟踪数据包的序列和确认编号。
• 用于管理连接设置和终止的SYN，ACK和FIN等标志。
• 最大段尺寸（MSS）和窗口缩放以优化数据传输。

UDP具有固定长度的标头

UDP标头比TCP标头简单，强调速度超出可靠性。标头包含四个主要字段：

• 源端口和目标端口以识别通信终点。
• 指定数据包大小的长度。
• 校验和在传输过程中检测错误，但通常是可选的。