TCP 與 UDP 的區別與聯絡

複習： tcp 四層模型：應用層：telnet ftp email 運輸層：tcp udp 網路層：ip icmp igmp 鏈路層：裝置驅動程式以及介面 osi七層

應用層、表示層、會話層、傳輸層、網路層、資料鏈路層、物理層

1、聯絡

為什麼要在 ip 之上?

ip中包含的資訊有：源ip目的ip 然而乙個網路中的程序的自由度是5：源ip目的 ip 源埠目的埠協議,也就是說通過ip可以確定到計算機，但是沒有辦法將訊息傳送給具體的程序，而這個工作是交給tcp、udp 來完成的。也就是說,tcp、udp都對ip來的資料進行的分發，交給

上層應用。但是在這個過程中，tcp做的工作要比udp多很多。

2、區別

tcp基於連線、udp無連線。

這就決定了tcp是p2p的，而udp是支援一對一，一對多，多對一，多對多的：因為它根本就沒有連線（但是還是可以繫結埠），所以乙個udp套接字可以給其他任意套接字發東西。（這裡有乙個問題叫做確認udp套接字。多個套接字繫結乙個埠的時候，程式設計師希望負載均衡，但實際上是達不到的，因為每次都只會命中一

個套接字。解決方案是開啟***選項）

這裡可以展開說連線與可靠是個什麼意思：我的理解是，tcp通過一系列機制（確認號，重傳等），儘管底層是不可靠的，但是不可靠發生的時候，tcp總可以糾正錯誤，保證使用者不需要操心資料的到來是亂序的，或者資料丟失了，使用者通過tcp建立連線之後，就可以放心的認為資料是對著的。而tcp實現資料的可靠傳輸，是通過事先（三次握手）雙發約定好的一些資料（序列號，確認號，視窗大小）來完成的，這個東西就叫做連線，所以必然是點對點的，不可能對多，也不可能中通換物件。

但是udp就不管這麼多，udp完成的是最初的任務：原本的任務就是要解決ip無法將資料遞交給使用者期望的程序的問題的。所以udp的結構相對簡單，占用的資源少，通過ip+埠號，將資料發過去就好了，也不管資料丟失沒有，接收方也不管資料有沒有到達，有沒有重複。所有這也工作都要交給上層應用完成，也就是所謂的網路中的某個問題，在各層都可以解決，如果底層不解決就讓上層解決。既然udp如此不方便，為什麼還要用udp？尤其是我們熟悉的dns似乎就是用udp實現的？a:udp開銷小，負載消耗小，在一些對精度要求不大，但是對速度要求大的場合，用udp是合理的，即使一次失敗，重試的損失也不大。就拿dns來說，它的任務就是通過**找到ip然後返回，一次不行就再來一次，開銷很小，但是要盡量快，要降低伺服器負載。但是dns伺服器之間進行同步的時候用的就是tcp，這種場合要保證資料的正確。

最後總結一下：tcp是有連線的可靠的傳輸。

udp是無連線的不可靠的傳輸。

我們來看看tcp比udp多做了哪些事情：

1）首先，在傳送資料的時候：

tcp在傳送大塊資料的時候，會對資料進行分段，每個分段可以攜帶的資料為1個 mss（mss是tcp雙發協定好的報文長度，這個長度既要盡量多的傳送使用者資料，又要避免ip分片，所以定乙個合理的mss是一件困難的事情），然後tcp將決定一次傳送多少段資料過去(這個時候就要考慮對方能處理多少資料——滑動視窗、以及網路的情況允許傳送多少資料——擁塞控制，這兩點其實就是tcp的流量控制與擁塞控制) tcp在傳送大量小的資料的時候，為了充分利用頻寬，會啟動nagle演算法（可以配置是否啟動），對較小的資料進行合併。（但是這樣就又會造成粘包問題，處理方法有短連線，應用層分包等。。。） udp傳送的時候無論大小，該發就發（所以沒有粘包問題，你看多好。。。）然而，如果udp發的資料太多了，就會在底層發生分片。來算一算udp發多少資料是合適的：乙太網資料幀的長度必須在[46-1500]位元組之間，1500叫做mtu，最大傳輸單元，是有乙太網的物理特性決定的。然後，1500不包括鏈路層的首尾（18字節），多以1500實際上是ip資料報的長度限制，ip首部20位元組，留給udp或者 tcp的有1480位元組，然後udp自己的首部用掉8位元組，所以乙個udp中的資料應、該不超過1472位元組。又因為英特網上執行的mtu標準是576位元組，同理，udp的資料長度要限制在548位元組（576-20-8）；乙太網協議頭， ip頭， tcp頭， udp頭如果udp資料超過長度會怎麼樣？a：首先會造成ip分片，接收方就要重組，使得效率變低，更加容易出現錯誤，如果資料錯誤或者丟失了，那麼udp整個數據報就要丟掉。那麼可不可以稍微長一點? 從ip包的總長度來看，ip包最大長度65536，減去頭（去掉頭就可以吃了），再減一個udp頭，就有65507個。

所以，不要超過1472（建議548），超過了就不要超65507.

2）然後，接收資料的時候：

tcp會檢驗自己的ack與對面發來的seq，確認收到的資料是想要的資料（這裡邊有重複，丟失，亂序等）。如果不是想要的資料比如我收到了1 2 3，接下來想要4，但是對面給我傳了5，那我只好再給對面傳乙個（seq = x，ack=3）的報文，告訴對方，我這裡只確認到3，那對方就再給我傳乙個4過來（具體實現沒有這麼簡單，上述的實際是一種丟包問題，具體可能要重出3次同樣的ack才會觸發重傳，或者超時重傳，或者用sack機制重傳。。。）然後，亂序的包，tcp重新整理好了順序。

最後，tcp會告訴傳送方自己收到了哪些資料。

3）另外，在1中提到過，tcp實現了流量控制，網路擁塞控制。

流量控制還好理解，雙方時刻關注對方的吞吐能力就可以了。網路的情況是難以預期的，難以觀測的，只能間接的了解網路的情況，tcp是如何做到擁塞控制的，還有tcp為何要控制擁塞，這是tcp應該完成的任務嗎？ tcp正是通過一些量，間接的觀測出網路的狀況，來實現擁塞控制的。至於要不要控制？答案是要，因為tcp的出現會（重傳等）造成網路的擁塞，那麼tcp必須要負責。試想：如果某一時刻網路出現擁堵，tcp不管不顧，只認為自己的資料沒有送達，不斷地重傳，只會造成網路更加擁堵，惡性迴圈。 tcp通過：慢啟動擁塞避免擁塞發生時的策略快速恢復這一系列策略，決定

當前可以傳送的段的數量，控制擁塞。

ps：有人說ping是基於udp的，對嗎？

不對。儘管ping的特點和udp很像：傳送的資料少，要求速度等…但是ping是基於原始套接字，使用icmp協議完成的。和資料報套接字，流式套接字完全沒有關係，甚至從層次上看，icmp是ip的子協議，ping的實現在網路層，tcp/udp在運輸層，所以上述說法顯然是錯誤的。

TCP 與 UDP 的區別與聯絡

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