計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP與UDP兩者區(qū)別及原理是什么

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP與UDP兩者區(qū)別及原理是什么，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

1、概念

UDP和TCP 在使用TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通信中，這兩個(gè)協(xié)議的使用頻率僅次于網(wǎng)際層的IP協(xié)議。TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層中的某些協(xié)議需要使用運(yùn)輸層的TCP 提供的服務(wù)，而另一些協(xié)議需要使用運(yùn)輸層的UDP 提供的服務(wù)，UDP 是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議的英文縮寫詞，TCP 是傳輸控制協(xié)議的英文縮寫詞。

2、從是否面向連接來看

如下圖所示，兩個(gè)小電腦圖標(biāo)代表英特網(wǎng)上的兩臺(tái)主機(jī)，縱坐標(biāo)為時(shí)間。

2.1、UDP

兩臺(tái)主機(jī)如果在運(yùn)輸層使用UDP協(xié)議進(jìn)行通信，雙方可以隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此UDP是無連接的。

2.2、TCP

再來看使用TCP 協(xié)議的情況，使用TCP協(xié)議的通信，雙方在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前必須使用三報(bào)文握手來建立TCP 連接。TCP 連接建立成功后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后必須使用四報(bào)文揮手來釋放TCP連接。需要注意的是這里所謂的連接是指邏輯連接關(guān)系，而不是物理連接，綜上所述UDP是無連接的，而TCP是面向連接的。

3、從連接對(duì)象個(gè)數(shù)來看

3.1、UDP

下圖是某個(gè)局域網(wǎng)上的使用UDP協(xié)議進(jìn)行通信的四臺(tái)主機(jī)，其中任何一臺(tái)主機(jī)都可向其他三臺(tái)主機(jī)發(fā)送廣播，也可以向某個(gè)多播組發(fā)送多播，還可以向某臺(tái)主機(jī)發(fā)送單播。也就是說UDP支持單播多播以及廣播，換句話說UDP支持一對(duì)一，一對(duì)多以及一對(duì)全的通信。

一臺(tái)主機(jī)向其他三臺(tái)主機(jī)發(fā)送廣播：

向某個(gè)多播組發(fā)送多播：

向某臺(tái)主機(jī)發(fā)送單播：

3.2、TCP

再來看使用TCP協(xié)議的情況。使用TCP協(xié)議的通信，雙方在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前必須使用三報(bào)文握手來建立TCP連接。TCP連接建立成功后，通信雙方之間就好像有一條可靠的通信信道，通信雙方使用這條基于TCP連接的可靠信道進(jìn)行通信。很顯然，TCP僅支持單播，也就是一對(duì)一的通信。

三報(bào)文握手”建立TCP連接：

基于TCP連接的可靠信道：

4、從對(duì)應(yīng)用報(bào)文的處理來看

4.1、UDP

先來看使用UDP協(xié)議的情況。發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程將應(yīng)用層報(bào)文交付給運(yùn)輸層的UDP，UDP直接給應(yīng)用層報(bào)文添加一個(gè)UDP首部，使之成為UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)，然后進(jìn)行發(fā)送。需要說明的是，為了簡(jiǎn)單起見，我們忽略運(yùn)輸層下面的各層處理。

接收方的UDP收到該UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)后，去掉UDP首部，將應(yīng)用層報(bào)文交付給應(yīng)用進(jìn)程。也就是說，UDP對(duì)應(yīng)用進(jìn)程交下來的報(bào)文既不合并也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界。換句話說，UDP是面向應(yīng)用報(bào)文的。

4.2、TCP

再來看使用TCP協(xié)議的情況。

發(fā)送方：

1、發(fā)送方的TCP把應(yīng)用進(jìn)程交付下來的數(shù)據(jù)塊僅僅看作是一連串的無結(jié)構(gòu)的字節(jié)流，TCP并不知道這些帶傳送的字節(jié)流的含義。

2、發(fā)送方將他們編號(hào)并存儲(chǔ)在自己的發(fā)送緩存中。

3、TCP根據(jù)發(fā)送策略，從發(fā)送緩存中提取一定數(shù)量的字節(jié)構(gòu)建TCP報(bào)文段并發(fā)送。

接收方：

1、接收方的TCP一方面從所接收到的TCP報(bào)文段中取出數(shù)據(jù)載荷部分，并存儲(chǔ)在接收緩存中，一方面將接收緩存中的一些字節(jié)交付給應(yīng)用進(jìn)程。

2、TCP不保證接收方應(yīng)用進(jìn)程所收到的數(shù)據(jù)塊與發(fā)送方應(yīng)用進(jìn)程所發(fā)出的數(shù)據(jù)塊具有對(duì)應(yīng)大小的關(guān)系（例如，發(fā)送方應(yīng)用進(jìn)程交給發(fā)送方的TCP共10個(gè)數(shù)據(jù)塊，但接收方的TCP可能只用了4個(gè)數(shù)據(jù)塊，就把收到的字節(jié)流交付給了上層的應(yīng)用進(jìn)程，但接收方收到的字節(jié)流必須和發(fā)送方應(yīng)用進(jìn)程發(fā)出的字節(jié)流完全一樣。）當(dāng)然，接收方的應(yīng)用進(jìn)程必須有能力識(shí)別收到的字節(jié)流，并把它還原成有意義的應(yīng)用層數(shù)據(jù)。

因此，TCP是面向字節(jié)流的，這正是TCP 實(shí)現(xiàn)可靠傳輸、流量控制以及控制的基礎(chǔ)。

需要說明的是，為了突出示意圖的要點(diǎn)，我們只畫出了一個(gè)方向的數(shù)據(jù)流。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，基于TCP連接的兩端，可以同時(shí)進(jìn)行TCP 報(bào)文段的發(fā)送和接收，也就是全雙工通信。另外，圖中的數(shù)據(jù)部分只包含了幾個(gè)字節(jié)，實(shí)際當(dāng)中一個(gè)TCP報(bào)文段包含上千個(gè)字節(jié)是很常見的。

5、從向其上層提供傳輸服務(wù)來看

5.1、UDP

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)際層向其上層提供的是無連接不可靠的傳輸服務(wù)，當(dāng)運(yùn)輸層使用UDP協(xié)議時(shí)，向其上層提供的也是無連接不可靠的傳輸服務(wù)。

發(fā)送方給接收方發(fā)送UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)，若傳輸過程中用戶數(shù)據(jù)報(bào)受到干擾而產(chǎn)生誤碼，接收方UDP可以通過該數(shù)據(jù)報(bào)首部中的校驗(yàn)和字段的值檢查出產(chǎn)生物碼的情況，但僅僅丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)其他什么也不做。

發(fā)送方給接收方發(fā)送UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)，如果該數(shù)據(jù)報(bào)被英特網(wǎng)中的某個(gè)路由器丟棄了，發(fā)送方UDP不做任何處理，因?yàn)閁DP向上層提供的是無連接不可靠的傳輸服務(wù)。

因此，對(duì)于UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)出現(xiàn)的物碼和丟失等問題，UDP并不關(guān)心，基于UDP的這個(gè)特點(diǎn)，UDP適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用，例如IP電話、視頻會(huì)議等。

5.2、TCP

再來看使用TCP協(xié)議的情況，盡管網(wǎng)際層中的IP協(xié)議向上層提供的是無連接不可靠的傳輸服務(wù)，也就是說，IP數(shù)據(jù)報(bào)可能在傳輸過程中出現(xiàn)丟失，誤碼，但只要運(yùn)輸層使用TCP協(xié)議，就可向其上層提供面向連接的可靠傳輸服務(wù)。

我們可將其想象成使用TCP協(xié)議的收發(fā)，雙方基于TCP連接的可靠性到進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不會(huì)出現(xiàn)誤碼丟失、亂序以及重復(fù)等傳輸差錯(cuò)。因此，TCP適用于要求可靠傳輸?shù)膽?yīng)用，例如文件傳輸。

6、從首部格式來看

6.1、UDP

一個(gè)UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)載荷兩部分構(gòu)成，其首部格式如下圖所示：

僅有4個(gè)字段，每個(gè)字段長(zhǎng)度為2個(gè)字節(jié)，由于UDP不提供可靠傳輸服務(wù)，它僅僅在網(wǎng)際層的基礎(chǔ)上添加了用于區(qū)分應(yīng)用進(jìn)程的端口，因此他的首部非常簡(jiǎn)單，僅有8個(gè)字節(jié)。

6.2、TCP

一個(gè)TCP報(bào)文段由手部和數(shù)據(jù)載荷兩部分構(gòu)成，其首部格式如下圖所示：

這比UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的首部復(fù)雜的多，其最小長(zhǎng)度為20字節(jié)，最大長(zhǎng)度為60字節(jié)，這是因?yàn)門CP要實(shí)現(xiàn)可靠傳輸、流量控制控制等服務(wù)，其首部自然會(huì)比較復(fù)雜，首部中的字段比較多，首部長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)。

7、總結(jié)

UDP和TCP對(duì)比表格：

UDP和TCP對(duì)比圖：

關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP與UDP兩者區(qū)別及原理是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。