TCP与UDP协议：网络传输的基石
一、引言
在当今信息化的社会，网络传输技术无疑是支撑各类互联网应用的关键。
在众多网络传输协议中，TCP（传输控制协议）与UDP（用户数据报协议）是最为常见的两种协议，它们共同构成了网络传输的基石。
本文将对TCP和UDP协议进行深入剖析，揭示它们的特点、功能以及在实际应用中的优缺点。
二、TCP协议
TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。其主要特点如下：
1. 面向连接：TCP协议在传输数据前，需在发送端和接收端建立连接。这种连接方式确保了数据的可靠传输。
2. 可靠传输：TCP采用了一系列机制来保证数据的可靠传输，包括数据包的序号、校验和以及重传机制等。当数据包在网络传输过程中丢失或损坏时，TCP能够自动进行重传，确保数据的完整性。
3. 流量控制：TCP具有流量控制功能，可以防止发送端发送的数据过快，导致接收端无法处理。
4. 适用于大量数据：由于TCP的可靠传输和面向连接的特点，它非常适合传输大量数据，如文件传输、网页浏览等。
TCP协议也有一些缺点。
例如，TCP协议的连接建立过程相对复杂，需要耗费一定的时间和资源。
TCP协议在面临高并发连接时，性能可能会受到影响，导致延迟增大。
三、UDP协议
UDP（用户数据报协议）是一种无连接的、不可靠的传输层协议。其主要特点如下：
1. 无连接：UDP协议在传输数据前不需要建立连接，这使得它的数据传输速度非常快。
2. 不保证可靠传输：UDP协议不保证数据的可靠传输。数据包在网络传输过程中可能会丢失或损坏，但UDP不会进行重传。
3. 适用于实时应用：由于UDP的传输速度快且不保证可靠传输，它非常适合实时应用，如VoIP（语音通话）、在线游戏等。
4. 头部开销小：相比于TCP协议，UDP协议的头部开销较小，这有助于减少网络拥塞。
虽然UDP协议在某些方面具有优势，但也存在一些缺点。
例如，由于UDP不保证数据的可靠传输，因此不适合传输关键数据或大量数据。
UDP协议缺乏流量控制机制，可能导致网络拥塞。
四、TCP与UDP的比较及应用场景
1. 应用场景比较：
TCP适用于需要可靠传输的应用场景，如文件传输、网页浏览等。
UDP适用于实时性要求较高的应用场景，如VoIP、在线游戏等。
2. 性能比较：
TCP的传输速度相对较慢，但保证了数据的可靠传输。
UDP的传输速度快，但可能丢失数据或产生数据乱序。
3. 使用选择：
在实际应用中，选择TCP还是UDP应根据具体需求而定。对于需要确保数据完整性的应用，应选用TCP；对于实时性要求较高的应用，可选用UDP。一些应用可能会同时使用TCP和UDP协议，以实现更好的用户体验。
五、结论
TCP和UDP作为网络传输的两大基石，各自具有独特的优势和适用场景。
了解并掌握这两种协议的特点和功能，对于开发和维护网络应用至关重要。
在实际应用中，应根据具体需求选择合适的协议，以实现更好的性能和用户体验。
TCP和UDP各包含了哪些协议
一、TCP协议TCP是传输层协议，实现端到端(peer-to-peer)通信；在端主机上实现；屏蔽下层网络提供的服务质量的差别，为应用程序提供稳定可靠的服务。
但不能实现组播功能。
TCP对上层提供面向连接可靠的通信服务。
连接管理TCP是面向连接的协议；采用“三次握手”(three-way handshake) 方式来建立连接。
工作过程用下图表示：在TCP协议中用一个发送方的序号和一个接收方的序号合起来唯一地标识一条连接。
报文格式源端口和目的端口：都是16个比特，分别表示发送方和接收方的端口号。
端口号和IP地址构成套接字(socket)地址的主要内容。
源端和目的端的套接字合起来唯一地表示一条连接。
网络应用程序在通信时直接向套接字发送和接收数据。
序列号和确认号：都是32位的无符号整数，可以表示0-4G(232)字节的范围。
其中，序列号表示数据部分第一个字节的序列号，而确认号表示该数据报的接收者希望对方发送的下一个字节的序号(即序号小于确认号的数据都已正确地被接收)。
头长度(HLEN)：表示TCP报文头的长度。
长度以32-bit为单位来计算。
所以如果选项部分的长度不是4个字节的整数倍，则要加上填充(padding)。
保留域：紧接在头长度字段后有6个比特，应该把它设置为0。
再后则是6个标志位。
标志位特定的含义：URG(urgent)为紧急数据标志。
如果它为1，则表示本数据报中包含紧急数据。
此时紧急数据指针表示的值有效。
它表示在紧急数据之后的第一个字节的偏侈值(即紧急数据的总长度)。
ACK(acknowledge)为确认标志位。
如果ACK为1，则表示报文中的确认号是有效的。
否则，报文中的确认号无效，接收端可以忽略它。
PSH(push)标志位。
被置位后，要求发送方的TCP协议软件马上发送该数据报，接收方在收到数据后也应该立即上交给应用程序，即使其接收缓冲区尚未填满。
RST(reset)标志位。
用来复位一条连接。
RST标志置位的报文称为复位报文。
一般情况下，如果TCP收到的一个报文明显不是属于该主机上的任何个连接，则向远端发送一个复位报文。
SYN(synchronous)标志位。
用来建立连接，让连接双方同步序列号。
如果SYN=1而ACK=0，则表示该数据报为连接请求，如SYN=1而ACK=1则表示是接受连接。
FIN(finish)标志位。
表示发送方已经没有数据要传输了，希望释放连接。
窗口(window)字段。
窗口表示的是从被确认的字节开始，发送方最多可以连续发送的字节的个数。
接收方通过设置该窗口值的大小，可以调节源端发送数据的速度，从而实现流控。
校验和(checksum)域。
是TCP协议提供的一种检错机制。
与我们在前面的章节中学过的UDP协议类似，在计算校验和时不仅要计算TCP报文自身(报文头和数据)，还要增加一些额外的信息内容 – 12个字节的“伪包头”。
二、UDP协议用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)是无连接传输层协议，提供应用程序之间传送数据报的基本机制。
报文的格式每个UDP报文称为一个用户数据报：它分为两部分：头部和数据区。
如图6-14是一个UDP报文的格式，报文头中包含有源端口和目的端口、报文长度以及UDP检验和。
源端口(Source Port)和目的端口(Destination Port)字段包含了16比特的UDP协议端口号，它使得多个应用程序可以多路复用同一个传输层协议 – UDP协议，仅通过不同的端口号来区分不同的应用程序。
长度(Length)字段记录了该UDP数据包的总长度(以字节为单位)，包括8字节的UDP头和其后的数据部分。
最小值是8(即报文头的长度)，最大值为65,535字节。
UDP检验和(Checksum)的内容超出了UDP数据报文本身的范围，实际上，它的值是通过计算UDP数据报及一个伪包头而得到的。
但校验和的计算方法与通用的一样，都是累加求和。
TCP协议和UDP协议的区别是什么
TCP是美国国防部设计的两种传输协议之一，另一种是UDP。
UDP是一种不可靠的网络服务，负载比较小，而TCP则是一种可靠的通信服务，负载相对而言比较大。
TCP采用套接字（socket）或者端口（port）来建立通信。
TCP给端口到端口通信提供了错误和流量控制机制，同时TCP还负责建立连接、处理终止和中断的端对端通信控制。
通常情况下我们认为TCP相比UDP具有更大的通信负载，UDP不具备TCP的控制特性，TCP用了大约20个字节来发送一个65Kbps的数据块，这个报头占整个数据块的比重也不过3%。
总得来看，这个负载是合理的，何况还令通信具有了可靠性。
什么是 TCP 和 UDP 协议?
首先，TCP(传输控制协议) UDP(用户数据报协议)TCP提供可靠的面向连接的服务，使用这个协议所有有的信息包都排好序，并加以确认，为通信建立了虚拟回路，使用TCP的高层应用程序：TELNET，FTP，SMTP等；它要通过三段式握手建立连接。
而UDP提供不可靠得面向无连接的；无需建立虚拟连接和确认的连接开销。
应用有：TFTP，NFS，广播等；TCP与UDP的相似之处在于都使用端口号来识别应用程序。
