TCP 和 UDP 在socket编程中的区别

一、TCP与UDP的区别

基于连接与无连接

对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）

UDP程序结构较简单

流模式与数据报模式

TCP保证数据正确性，UDP可能丢包

TCP保证数据顺序，UDP不保证

部分满足以下几点要求时，应该采用UDP 面向数据报方式 网络数据大多为短消息

拥有大量Client

对数据安全性无特殊要求

网络负担非常重，但对响应速度要求高

具体编程时的区别 socket()的参数不同

UDP Server不需要调用listen和accept

UDP收发数据用sendto/recvfrom函数

TCP：地址信息在connect/accept时确定

UDP：在sendto/recvfrom函数中每次均 需指定地址信息

UDP：shutdown函数无效

最近重新认知了一下TCP和UDP的原理以及区别，做一个简单的总结。

首先，tcp和udp都是工作在传输层，用于程序之间传输数据的。数据一般包含：文件类型，视频类型，jpg等。

TCP是基于连接的，而UDP是基于非连接的。

tcp传输数据稳定可靠 ，适用于对网络通讯质量要求较高的场景，需要准确无误的传输给对方，比如，传输文件，发送邮件，浏览网页等等

udp的优点是速度快 ，但是可能产生丢包，所以适用于对实时性要求较高但是对少量丢包并没有太大要求的场景。比如：域名查询，语音通话，视频直播等。udp还有一个非常重要的应用场景就是隧道网络，比如：VXLAN

以人与人之间的通信为例：UDP协议就相当于是写信给对方，寄出去信件之后不能知道对方是否收到信件，信件内容是否完整，也不能得到及时反馈，而TCP协议就像是打电话通信，在这一系列流程都能得到及时反馈，并能确保对方及时接收到。如下图：

tcp是如何保证以上过程的？

分为三个步骤： 三次握手，传输确认，四次挥手 。三次握手是建立连接的过程。

当客户端向服务端发起连接时，会先发一包连接请求数据，过去询问一下，能否与你建立连接？这包数据称之为SYN包，如果对端同意连接，则回复一包SYN+ACK包，客户端收到之后，发送一包ACK包，连接建立，因为这个过程中互相发送了三包数据，所以称之为三次握手。

这是为了防止，因为已失效的请求报文，突然又传到服务器，引起错误， 这是什么意思？

假设采用两次握手建立连接，客户端向服务端发送一个syn包请求建立连接，因为某些未知的原因，并没有到达服务器，在中间某个网络节点产生了滞留，为了建立连接，客户端会重发syn包，这次的数据包正常送达，服务端发送syn+ack之后就建立起了连接。

但是第一包数据阻塞的网络突然恢复，第一包syn包又送达到服务端，这时服务端会认为客户端又发起了一个新的连接，从而在两次握手之后进入等待数据状态，服务端认为是两个连接，而客户端认为是一个连接，造成了状态不一致，如果在三次握手的情况下，服务端收不到最后的ack包，自然不会认为连接建立成功。

所以三次握手本质上来说就是为了解决网络信道不可靠的问题，为了在不可靠的信道上建立起可靠的连接，经过三次握手之后，客户端和服务端都进入了数据传输状态。

一包数据可能会被拆成多包发送，如何处理丢包问题，这些数据包到达的先后顺序不同，如何处理乱序问题？

针对这些问题，tcp协议为每一个连接建立了发送缓冲区，从建立链接后的第一个字节的序列号为0，后面每个字节的序列号就会增加1，发送数据时，从数据缓冲区取一部分数据组成发送报文，在tcp协议头中会附带序列号和长度，接收端在收到数据后需要回复确认报文，确认报文中的ack等于接受序列号加长度，也就是下包数据发送的起始序列号，这样一问一答的发送方式，能够使发送端确认发送的数据已经被对方收到，发送端也可以发送一次的连续的多包数据，接受端只需要回复一次ack就可以了。如图：

六、四次挥手：

处于连接状态的客户端和服务端，都可以发起关闭连接请求，此时需要四次挥手来进行连接关闭。假设客户端主动发起连接关闭请求，他给服务端发起一包FIN包，标识要关闭连接，自己进入终止等待1装填，服务端收到FIN包，发送一包ACK包，标识自己进入了关闭等待状态，客户端进入终止等待2状态，这是 第二次挥手 ，服务端此时还可以发送未发送的数据，而客户端还可以接受数据，待服务端发送完数据之后，发送一包FIN包，最后进入确认状态，这是 第3次挥手 ，客户端收到之后恢复ACK包，进入超时等待状态，经过超时时间后关闭连接，而服务端收到ACK包后，立即关闭连接，这是 第四次挥手 。

为什么客户端要等待超时时间？这是为了保证对方已经收到ACK包，因为假设客户端发送完最后一包ACK包后释放了连接，一旦ACK包在网络中丢失，服务端将一直停留在 最后确认状态，如果等待一段时间，这时服务端会因为没有收到ack包重发FIN包，客户端会响应 这个FIN包进行重发ack包，并刷新超时时间，这个机制跟第三次握手一样。也是为了保证在不可靠的网络链路中进行可靠的连接断开确认。

udp:首先udp协议是非连接的，发送数据就是把简单的数据包封装一下，然后从网卡发出去就可以了，数据包之间并没有状态上的联系，正因为udp这种简单的处理方式，导致他的性能损耗非常少，对于cpu，内存资源的占用也远小于tcp，但是对于网络传输过程中产生的丢包，udp并不能保证，所以udp在传输稳定性上要弱于tcp。

所以， tcp和udp的主要区别： tcp传输数据稳定可靠，适用于对网络通讯质量要求较高的场景，需要准确无误的传输给对方。比如，传输文件，发送邮件，浏览网页等等，udp的优点是速度快，但是可能产生丢包，所以适用于对实时性要求较高但是对少量丢包并没有太大要求的场景。比如：域名查询，语音通话，视频直播等。

udp还有一个非常重要的应用场景就是隧道网络，比如：VXLAN

面向连接的TCP

“面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话，必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，我们这里只做简单、形象的介绍，你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接，使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机，对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

面向非连接的UDP协议

“面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。这与现在风行的手机短信非常相似：你在发短信的时候，只需要输入对方手机号就OK了。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！

UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如，我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。例如，在默认状态下，一次“ping” *** 作发送4个数据包（如图2所示）。大家可以看到，发送的数据包数量是4包，收到的也是4包（因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包）。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议，没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程，所以它的通信效果高；但也正因为如此，它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息，因此有时会出现收不到消息的情况。

TCP协议和UDP协议各有所长、各有所短，适用于不同要求的通信环境。

TCP和UDP是传输层协议，它们与应用程序连接的访问点是端口（Port）。端口是一个16位的数字，用来标识一个网络服务的进程。当客户端发起网络连接时，它必须指定服务器的IP地址和端口号，以便服务器知道要与哪个客户端建立连接。TCP和UDP都使用端口来标识一个特定的应用程序，以便客户端可以将数据发送到正确的应用程序。例如，>

TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议，在 OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。\x0d\UDP：是User Datagram Protocol的简称，用户数据包协议，是 OSI 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。\x0d\TCP和UDP传输就类似于我们的手机通电话和手机发短信，一种必需连通了，才能够通话，相对来说比较可靠，传输速度比较快，另一种可以在关机状态（无连接）发送信息，相对来说，可靠性比较差，传输速度较慢。具体的差别如下：\x0d\TCP协议面向连接，UDP协议面向非连接 \x0d\ TCP协议传输速度慢，UDP协议传输速度快 \x0d\ TCP协议保证数据顺序，UDP协议不保证 \x0d\ TCP协议保证数据正确性，UDP协议可能丢包 \x0d\ TCP协议对系统资源要求多，UDP协议要求少\x0d\不管是基于TCP还是基于UDP的网络通讯编程，都要区分服务器端和客户端，下面以TCP为例，实现客户端和服务器端通讯的实现步骤：\x0d\TCP服务器端的编写步骤：\x0d\1 首先，你需要创建一个用于通讯的套接口，一般使用socket调用来实现。这等于你有了一个用于通讯的电话：） \x0d\ 2 然后，你需要给你的套接口设定端口，相当于，你有了电话号码。这一步 一般通过设置网络套接口地址和调用bind函数来实现。 \x0d\ 3 调用listen函数使你的套接口成为一个监听套接字。 以上三个步骤是TCP服务器的常用步骤。 \x0d\ 4 调用accept函数来启动你的套接字，这时你的程序就可以等待客户端的连接了。 \x0d\ 5 处理客户端的连接请求。 \x0d\ 6 终止连接。\x0d\TCP编程的客户端一般步骤是：\x0d\1、创建一个socket，用函数socket()；\x0d\ 2、设置socket属性，用函数setsockopt(); 可选\x0d\ 3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind(); 可选 \x0d\ 4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性；\x0d\ 5、连接服务器，用函数connect()（相当于拨号）； \x0d\ 6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write()（相当于通话）;

以上就是关于TCP 和 UDP 在socket编程中的区别全部的内容，包括:TCP 和 UDP 在socket编程中的区别、图文并茂，讲解TCP和UDP协议的原理以及区别、如何实现TCP和UDP传输等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！