请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

默认
打赏 发表评论 0
简述传输层协议TCP和UDP的区别

前言


即时通讯应用(包括IM和推送等)的开发选型阶段时,对于没有太多技术积累的团队而言,对于数据传输层是选择TCP还是UDP协议,决定了你的第一行代码该怎么写——很基础也很关键(新手入门请参见此文:《新手入门一篇就够:从零开发移动端IM》)

很多人好奇QQ是用什么协议,《为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议?》这篇贴子里的讨论,或许可以作为参考。

不过,抛开像QQ这样因为历史原因选择了UDP协议以及特殊场景(比如跨国通信时),目前主流IM都选择TCP传输协议。因为早期IM等高性能网络应用所面临的C10K问题(何为C10K问题?请见此文《高性能网络编程(二):上一个10年,著名的C10K并发连接问题》),现在已经存在了诸多解决方案并已很好地解决了它(比如Java平台的NIO、AIO框架,Linux平台下的epoll这些异步网络编程模型等),所以不用再像以前那样担心单机负载无法很好被处理。

本文将从应用层的角度,简要的对比TCP和UDP协议的区别,或许能给你些许启发。

参考资料


TCP/IP详解 - 第11章·UDP:用户数据报协议
TCP/IP详解 - 第17章·TCP:传输控制协议
TCP/IP详解 - 第18章·TCP连接的建立与终止
TCP/IP详解 - 第21章·TCP的超时与重传
技术往事:改变世界的TCP/IP协议(珍贵多图、手机慎点)
通俗易懂-深入理解TCP协议(上):理论基础
通俗易懂-深入理解TCP协议(下):RTT、滑动窗口、拥塞处理
理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解
理论联系实际:Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次挥手过程
计算机网络通讯协议关系图(中文珍藏版)
UDP中一个包的大小最大能多大?
Java新一代网络编程模型AIO原理及Linux系统AIO介绍
NIO框架入门(一):服务端基于Netty4的UDP双向通信Demo演示
NIO框架入门(二):服务端基于MINA2的UDP双向通信Demo演示
NIO框架入门(三):iOS与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战
NIO框架入门(四):Android与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战
P2P技术详解(一):NAT详解——详细原理、P2P简介
P2P技术详解(二):P2P中的NAT穿越(打洞)方案详解
P2P技术详解(三):P2P技术之STUN、TURN、ICE详解
高性能网络编程(一):单台服务器并发TCP连接数到底可以有多少
高性能网络编程(二):上一个10年,著名的C10K并发连接问题
高性能网络编程(三):下一个10年,是时候考虑C10M并发问题了
高性能网络编程(四):从C10K到C10M高性能网络应用的理论探索
不为人知的网络编程(一):浅析TCP协议中的疑难杂症(上篇)
不为人知的网络编程(二):浅析TCP协议中的疑难杂症(下篇)
不为人知的网络编程(三):关闭TCP连接时为什么会TIME_WAIT、CLOSE_WAIT
不为人知的网络编程(四):深入研究分析TCP的异常关闭
不为人知的网络编程(五):UDP的连接性和负载均衡
不为人知的网络编程(六):深入地理解UDP协议并用好它
不为人知的网络编程(七):如何让不可靠的UDP变的可靠?
网络编程懒人入门(一):快速理解网络通信协议(上篇)
网络编程懒人入门(二):快速理解网络通信协议(下篇)
网络编程懒人入门(三):快速理解TCP协议一篇就够
网络编程懒人入门(四):快速理解TCP和UDP的差异
网络编程懒人入门(五):快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势
网络编程懒人入门(六):史上最通俗的集线器、交换机、路由器功能原理入门
网络编程懒人入门(七):深入浅出,全面理解HTTP协议
网络编程懒人入门(八):手把手教你写基于TCP的Socket长连接
脑残式网络编程入门(一):跟着动画来学TCP三次握手和四次挥手
脑残式网络编程入门(二):我们在读写Socket时,究竟在读写什么?
>> 更多同类文章 ……

TCP和UDP区别


a.png

我们有必要简要了解下TCP和UDP协议的基本知识。OSI 和 TCP/IP 模型在传输层定义两种传输协议:TCP(或传输控制协议)和 UDP(或用户数据报协议)。关于TCP和UDP协议所处的网络模型层级以及各协议之间的层次关系,在《计算机网络通讯协议关系图(中文珍藏版)》中的协议关系图里可以找到答案,缩略图如下图所示。

141312xkpou22zut77uxko.png

UDP协议:

UDP 与 TCP 的主要区别在于 UDP 不一定提供可靠的数据传输。事实上,该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。UDP 在许多方面非常有效。当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时(其中任意给定数据的重要性相对较低),可使用 UDP。ICQ 短消息使用 UDP 协议发送消息。

许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。重要的状态信息随可靠的TCP连接发送,而主数据流通过UDP发送。

TCP协议:

TCP的目的是提供可靠的数据传输,并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。记住,较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元,因此,数据包可以沿完全不同的路径发送,即使它们都是同一消息的组成部分。这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似,只是级别更高而已。

为确保正确地接收数据,TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认(即 ACK)。如果在某个时限内未收到相应的 ACK,将重新传送数据包。如果网络拥塞,这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是,接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包,并在必要时丢弃它。

更多专业的资料,可参见:《TCP/IP详解 第11章·UDP:用户数据报协议》、《TCP/IP详解 第17章·TCP:传输控制协议》、《TCP/IP详解 第18章·TCP连接的建立与终止》、《TCP/IP详解 第21章·TCP的超时与重传》。

TCP与UDP的选择


如果比较UDP包和TCP包的结构,很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。与TCP协议相同,UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度,校验码域使其可以进行整体校验。(许多应用只支持UDP,如:多媒体数据流,不产生任何额外的数据,即使知道有破坏的包也不进行重发。)

很明显,当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时,TCP协议是当然的选择。当强调传输性能而不是传输的完整性时,如:音频和多媒体应用,UDP是最好的选择。在数据传输时间很短,以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下,UDP也是一个好的选择,如:DNS交换。把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时,UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下,但是我们相信在不远的将来,TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。

TCP协议和UDP协议特性区别总结


1. TCP协议在传送数据段的时候要给段标号;UDP协议不;
2. TCP协议可靠;UDP协议不可靠;
3. TCP协议是面向连接;UDP协议采用无连接;
4. TCP协议负载较高,采用虚电路;UDP采用无连接;
5. TCP协议的发送方要确认接收方是否收到数据段(3次握手协议);
6. TCP协议采用窗口技术和流控制。

(原文链接:http://feinibuke.blog.51cto.com/1724260/340272,有改动)

更多即时通讯开发资料


[1] 有关IM/推送的通信格式、协议的选择:
为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议?
移动端即时通讯协议选择:UDP还是TCP?
如何选择即时通讯应用的数据传输格式
强列建议将Protobuf作为你的即时通讯应用数据传输格式
移动端IM开发需要面对的技术问题(含通信协议选择)
简述移动端IM开发的那些坑:架构设计、通信协议和客户端
理论联系实际:一套典型的IM通信协议设计详解
58到家实时消息系统的协议设计等技术实践分享
>> 更多同类文章 ……

[2] 有关IM/推送的心跳保活处理:
Android进程保活详解:一篇文章解决你的所有疑问
Android端消息推送总结:实现原理、心跳保活、遇到的问题等
为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制?
微信团队原创分享:Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)
微信团队原创分享:Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)
移动端IM实践:实现Android版微信的智能心跳机制
移动端IM实践:WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析
>> 更多同类文章 ……

[3] 有关WEB端即时通讯开发:
新手入门贴:史上最全Web端即时通讯技术原理详解
Web端即时通讯技术盘点:短轮询、Comet、Websocket、SSE
SSE技术详解:一种全新的HTML5服务器推送事件技术
Comet技术详解:基于HTTP长连接的Web端实时通信技术
WebSocket详解(一):初步认识WebSocket技术
socket.io实现消息推送的一点实践及思路
>> 更多同类文章 ……

[4] 有关IM架构设计:
浅谈IM系统的架构设计
简述移动端IM开发的那些坑:架构设计、通信协议和客户端
一套原创分布式即时通讯(IM)系统理论架构方案
从零到卓越:京东客服即时通讯系统的技术架构演进历程
蘑菇街即时通讯/IM服务器开发之架构选择
腾讯QQ1.4亿在线用户的技术挑战和架构演进之路PPT
微信技术总监谈架构:微信之道——大道至简(演讲全文)
如何解读《微信技术总监谈架构:微信之道——大道至简》
快速裂变:见证微信强大后台架构从0到1的演进历程(一)
17年的实践:腾讯海量产品的技术方法论
>> 更多同类文章 ……

[5] 有关IM安全的文章:
即时通讯安全篇(一):正确地理解和使用Android端加密算法
即时通讯安全篇(二):探讨组合加密算法在IM中的应用
即时通讯安全篇(三):常用加解密算法与通讯安全讲解
即时通讯安全篇(四):实例分析Android中密钥硬编码的风险
传输层安全协议SSL/TLS的Java平台实现简介和Demo演示
理论联系实际:一套典型的IM通信协议设计详解(含安全层设计)
微信新一代通信安全解决方案:基于TLS1.3的MMTLS详解
来自阿里OpenIM:打造安全可靠即时通讯服务的技术实践分享
>> 更多同类文章 ……

[6] 有关实时音视频开发:
即时通讯音视频开发(一):视频编解码之理论概述
即时通讯音视频开发(二):视频编解码之数字视频介绍
即时通讯音视频开发(三):视频编解码之编码基础
即时通讯音视频开发(四):视频编解码之预测技术介绍
即时通讯音视频开发(五):认识主流视频编码技术H.264
即时通讯音视频开发(六):如何开始音频编解码技术的学习
即时通讯音视频开发(七):音频基础及编码原理入门
即时通讯音视频开发(八):常见的实时语音通讯编码标准
即时通讯音视频开发(九):实时语音通讯的回音及回音消除概述
即时通讯音视频开发(十):实时语音通讯的回音消除技术详解
即时通讯音视频开发(十一):实时语音通讯丢包补偿技术详解
即时通讯音视频开发(十二):多人实时音视频聊天架构探讨
即时通讯音视频开发(十三):实时视频编码H.264的特点与优势
即时通讯音视频开发(十四):实时音视频数据传输协议介绍
即时通讯音视频开发(十五):聊聊P2P与实时音视频的应用情况
即时通讯音视频开发(十六):移动端实时音视频开发的几个建议
即时通讯音视频开发(十七):视频编码H.264、V8的前世今生
简述开源实时音视频技术WebRTC的优缺点
良心分享:WebRTC 零基础开发者教程(中文)
基于RTMP数据传输协议的实时流媒体技术研究(论文全文)
声网架构师谈实时音视频云的实现难点(视频采访)
浅谈开发实时视频直播平台的技术要点
还在靠“喂喂喂”测试实时语音通话质量?本文教你科学的评测方法!
实现延迟低于500毫秒的1080P实时音视频直播的实践分享
移动端实时视频直播技术实践:如何做到实时秒开、流畅不卡
如何用最简单的方法测试你的实时音视频方案
技术揭秘:支持百万级粉丝互动的Facebook实时视频直播
>> 更多同类文章 ……

[7] IM开发综合文章:
移动端IM开发需要面对的技术问题
开发IM是自己设计协议用字节流好还是字符流好?
请问有人知道语音留言聊天的主流实现方式吗?
IM系统中如何保证消息的可靠投递(即QoS机制)
谈谈移动端 IM 开发中登录请求的优化
完全自已开发的IM该如何设计“失败重试”机制?
微信对网络影响的技术试验及分析(论文全文)
即时通讯系统的原理、技术和应用(技术论文)
开源IM工程“蘑菇街TeamTalk”的现状:一场有始无终的开源秀
>> 更多同类文章 ……

[8] 开源移动端IM技术框架资料:
开源移动端IM技术框架MobileIMSDK:快速入门
开源移动端IM技术框架MobileIMSDK:常见问题解答
开源移动端IM技术框架MobileIMSDK:压力测试报告
>> 更多同类文章 ……

[9] 有关推送技术的文章:
iOS的推送服务APNs详解:设计思路、技术原理及缺陷等
Android端消息推送总结:实现原理、心跳保活、遇到的问题等
扫盲贴:认识MQTT通信协议
一个基于MQTT通信协议的完整Android推送Demo
IBM技术经理访谈:MQTT协议的制定历程、发展现状等
求教android消息推送:GCM、XMPP、MQTT三种方案的优劣
移动端实时消息推送技术浅析
扫盲贴:浅谈iOS和Android后台实时消息推送的原理和区别
绝对干货:基于Netty实现海量接入的推送服务技术要点
移动端IM实践:谷歌消息推送服务(GCM)研究(来自微信)
为何微信、QQ这样的IM工具不使用GCM服务推送消息?
>> 更多同类文章 ……

[10] 更多即时通讯技术好文分类:
http://www.52im.net/forum.php?mod=collection&op=all

即时通讯网 - 即时通讯开发者社区! 来源: - 即时通讯开发者社区!

上一篇:高性能网络编程(四):从C10K到C10M高性能网络应用的理论探索下一篇:关于服务端mina使用udp协议做数据接受的问题

本帖已收录至以下技术专辑

推荐方案
打赏楼主 ×
使用微信打赏! 使用支付宝打赏!

返回顶部