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想开发IM:买成品怕坑?租第3方怕贵?找开源自已撸?尽量别走弯路了... 找站长给点建议
简述传输层协议TCP和UDP的区别
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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)
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P2P技术详解(三):P2P技术之STUN、TURN、ICE详解
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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
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TCP和UDP区别


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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。

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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)

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