TCP 与 UDP 协议区别是什么

在计算机网络中，TCP（传输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）是两种重要的传输层协议，它们在数据传输方式、可靠性、应用场景等方面存在显著区别。理解这些区别，对于开发者选择合适的协议进行网络应用开发至关重要。

连接方式

1、 TCP 是面向连接的协议：在数据传输前，TCP 需要在发送方和接收方之间建立一条可靠的连接，就像打电话前要先拨号接通一样。这个过程通过三次握手完成。首先，发送方发送一个 SYN（同步）包到接收方，表明自己想要建立连接；接收方收到后，回复一个 SYN + ACK（同步确认）包，确认收到并同意建立连接；最后，发送方再发送一个 ACK（确认）包，连接正式建立。在数据传输完成后，还需要通过四次挥手来关闭连接。这种面向连接的方式确保了数据传输的有序性和可靠性。
2、 UDP 是无连接的协议：UDP 不需要事先建立连接，就可以直接发送数据，如同寄信一样，不需要事先通知收件人。发送方直接将数据封装成 UDP 数据包发送出去，不关心接收方是否准备好接收，也不等待接收方的确认。这种无连接的方式使得 UDP 的传输效率较高，适合一些对实时性要求高、但对数据准确性要求相对较低的场景。

可靠性

1、 TCP 具有高可靠性：为了确保数据准确无误地到达接收方，TCP 采用了多种机制。它会对发送的数据进行编号，接收方根据编号来排序数据，确保数据顺序正确；同时，TCP 使用确认机制，发送方发送数据后，等待接收方的 ACK 确认包，若在规定时间内未收到确认，则会重发数据。此外，TCP 还具备流量控制和拥塞控制功能，通过滑动窗口机制来控制发送方的数据发送速度，避免网络拥塞和数据丢失，从而保证数据传输的可靠性。
2、 UDP 可靠性较低：UDP 没有复杂的确认和重传机制，数据包一旦发送出去，就无法保证是否能准确到达接收方。如果在传输过程中数据包丢失或损坏，UDP 不会自动重发，也不会对数据进行排序。因此，UDP 适用于一些允许少量数据丢失或错误，但对实时性要求极高的应用，如实时视频流、音频流传输等，因为少量的数据丢失可能不会对整体的观看或收听体验造成太大影响。

数据传输特点

1、 TCP 是面向字节流的：TCP 将应用程序的数据看作是一连串无结构的字节流，它会按照字节顺序依次传输数据，并在接收方重新组装成完整的数据。在传输过程中，TCP 会根据网络情况和接收方的处理能力，合理地分割数据块进行发送，确保数据传输的稳定性。
2、 UDP 是面向报文的：UDP 以报文为单位进行数据传输，每个 UDP 数据包都包含完整的源端口、目的端口、数据长度和校验和等信息。UDP 不会对数据进行拆分或合并，直接将应用程序提供的数据封装成一个 UDP 报文发送出去，这使得 UDP 在处理简单、短小的数据传输时效率较高。

应用场景

1、 TCP 的应用场景：由于其高可靠性，TCP 常用于对数据准确性和完整性要求极高的应用，如文件传输（FTP、SFTP）、电子邮件传输（SMTP、POP3、IMAP）、网页浏览（HTTP、HTTPS）等。在这些应用中，数据的错误或丢失可能会导致严重的后果，如文件损坏、邮件内容不完整、网页显示错误等，因此需要 TCP 来保证数据的可靠传输。
2、 UDP 的应用场景：UDP 适用于对实时性要求高、能容忍一定数据丢失的应用，如实时视频会议（如 WebRTC）、在线游戏（如王者荣耀等手游的实时对战数据传输）、DNS（域名系统）查询等。在实时视频会议中，偶尔丢失几个数据包可能只会导致短暂的画面卡顿，但不会影响整体的会议进行；在在线游戏中，快速传输实时的游戏状态数据比确保每个数据包都准确到达更为重要，UDP 的低延迟和高效传输特性能够满足这些需求。
通过对 TCP 和 UDP 协议区别的深入了解，开发者可以根据具体的应用需求，选择最合适的协议，构建高效、稳定的网络应用。

拓展阅读：

1、 TCP 和 UDP 的端口号：端口号用于标识应用程序，TCP 和 UDP 都有各自的端口号分配规则。例如，HTTP 协议默认使用 TCP 的 80 端口，HTTPS 使用 TCP 的 443 端口；DNS 查询则既可以使用 UDP 的 53 端口，也可以使用 TCP 的 53 端口。了解常见协议的端口号有助于进行网络配置和故障排查。
2、 TCP 的拥塞控制算法：TCP 拥塞控制算法不断发展，如慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复等。这些算法通过动态调整发送方的数据发送速率，适应网络拥塞情况，保证网络的稳定运行。深入研究这些算法可以更好地优化 TCP 传输性能。
3、 UDP 的校验和机制：UDP 通过校验和来检测数据包在传输过程中是否发生错误。虽然 UDP 校验和并非强制使用，但开启校验和可以提高数据传输的准确性。了解 UDP 校验和的计算方法和作用，对于理解 UDP 的可靠性机制有帮助。