面向报文（UDP）和面向字节流（TCP）的区别

Posted 2021-01-18 tianzeng

1，TCP是面向连接(Connection oriented)的协议，UDP是无连接(Connection less)协议；
以下举例进行说明：
对于面向连接的： 两个人打电话时，双方确认并建立连接后才能进行通信。
对于面向无连接的：在邮局寄信时，你只需要将信放在邮筒里，不需要给收件人通知，收件人也不知道你给他寄信了。

2，TCP无界，UDP有界；
TCP通过字节流传输，即TCP将应用程序看成是一连串的无结构的字节流。每个TCP套接口有一个发送缓冲区，如果字节流太长时，TCP会将其拆分进行发送。当字节流太短时，TCP会等待缓冲区中的字节流达到一定程度时再构成报文发送出去，TCP发给对方的数据，对方在收到数据时必须给矛确认，只有在收到对方的确认时，本方TCP才会把TCP发送缓冲区中的数据删除。
而UDP传输报文的方式是由应用程序控制的，应用层交给UDP多长的报文，UDP照样发送，既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，即一次发送一个报文。
有界与无界之分是根据接收报文来划分的，对于TCP协议，客户端连续发送数据，只要服务端的这个函数的缓冲区足够大，会一次性接收过来，即客户端是分好几次发过来，是有边界的，而服务端却一次性接收过来，所以证明是无边界的；
而对于UDP协议，客户端连续发送数据，即使服务端的这个函数的缓冲区足够大，也只会一次一次的接收，发送多少次接收多少次，即客户端分几次发送过来，服务端就必须按几次接收，从而证明，这种UDP的通讯模式是有边界的。

3，TCP可靠，UDP不可靠；由于TCP要保证所有的数据包都可以到达，所以，需要有重传机制（快重传，快恢复，超时重传），UDP不会进行重传。当出现以下情况时会进行重传：
1，数据报传输中途丢失
2，接收端的ACK确认报文在传输中途丢失
3，接收端异常未响应ACK或被接收端丢弃
TCP重传机制：
1，超时重传机制；
2，快速重传机制；
3，SACK 方法；
4，Duplicate SACK – 重复收到数据的问题

4，TCP有序，UDP无序；消息在传输过程中可能会乱序，后发送的消息可能会先到达，TCP会对其进行重排序，UDP不会。

5，TCP有流量控制（拥塞控制），UDP没有；流量控制：TCP利用滑动窗口机制在TCP连接上实现对发送方的流量控制， 如果发送方把数据发送得过快，接收方可能会来不及接收，这就会造成数据的丢失。所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制所要做的都有一个前提：网络能够承受现有的网络负荷。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
当出现网络抖动时，TCP会自觉降低发送速度，他会努力维护次序，但udp依然保持速度不变

6，TCP的头部比UDP大；TCP头部20 bytes

补充：
TCP字节流和UDP数据报区别
两者的区别在于TCP接收的是一堆数据，而每次取多少由主机决定;而UDP发的是数据报，客户发送多少就接收多少。

拥有这些区别的原因是由于TCP和UDP的特性不同而决定的。TCP是面向连接的，也就是说，在连接持续的过程中，socket中收到的数据都是由同一台主机发出的，因此，知道保证数据是有序的到达就行了，至于每次读取多少数据自己看着办。 而UDP是无连接的协议，也就是说，只要知道接收端的IP和端口，且网络是可达的，任何主机都可以向接收端发送数据。这时候，如果一次能读取超过一个报文的数据，则会乱套。比如，主机A向发送了报文P1，主机B发送了报文P2，如果能够读取超过一个报文的数据，那么就会将P1和P2的数据合并在了一起，这样的数据是没有意义的。

TCP应用场景：效率要求相对低，但对准确性要求相对高的场景。因为传输中需要对数据确认、重发、排序等操作，相比之下效率没有UDP高。举几个例子：文件传输（准确高要求高、但是速度可以相对慢）、接受邮件、远程登录。

UDP应用场景：效率要求相对高，对准确性要求相对低的场景。举几个例子：QQ聊天、在线视频、网络语音电话（即时通讯，速度要求高，但是出现偶尔断续不是太大问题，并且此处完全不可以使用重发机制）、广播通信（广播、多播）。

传输通信：两个协议是进程间通信，也就是说应用间的通信，那么如何在众多程序中找到自己的目的应用呢？在传输层，使用端口号来识别同一台计算机中进行通信的不同应用程序。
一般情况下可以根据“源IP地址”、“目标IP地址”、“源端口号”、“目标端口号”来进行识别一个通信，但是有些特殊情况，比如IP地址和端口号都一样，只是使用的传输协议不一样，怎么进行区分？数据到达IP层（网络层）之后，会先检查IP头部的协议号，然后再传给相应协议的模块。
因此，TCP/IP或UDP/IP通信中通常使用5个信息来识别一个通信：“源IP地址”、“目标IP地址”、“源端口号”、“目标端口号”以及“协议号”。(知名端口号与传输层协议没有关系，例如53端口在TCP、UDP中都用于DNS服务)

端口号如何确定：标准既定的端口号，0-1023为知名端口号，其他已正式注册的端口号是1024-49151；动态分配端口号，操作系统来为应用程序分配互不冲突的端口号，下一个端口号是在前一个分配号上加1，动态分配端口号范围49152-65535.

TCP首部格式
各个段位说明:

口和目的端口:　　各占 2 字节.端口是传输层与应用层的服务接口.传输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现
* 序号:　　 Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
* 确认号:　　 Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
* 数据偏移/首部长度:　　占 4 位,它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远.“数据偏移”的单位是 32 位字(以 4 字节为计算单位)
* 保留:　　占 6 位,保留为今后使用,但目前应置为 0
* 紧急URG:　　当 URG=1 时,表明紧急指针字段有效.它告诉系统此报文段中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据)
* 确认ACK:　　只有当 ACK=1 时确认号字段才有效.当 ACK=0 时,确认号无效。   不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
* PSH(PuSH):　　接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段,就尽快地交付接收应用进程,而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付
* RST (ReSeT):　　当 RST=1 时,表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因）,必须释放连接,然后再重新建立运输连接
* 同步 SYN:　　同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文
* 终止 FIN:　　用来释放一个连接.FIN=1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕,并要求释放运输连接
* 检验和:　　占 2 字节.检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分.在计算检验和时,要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部
* 紧急指针:　　占 16 位,指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）
* 选项:　　长度可变.TCP 最初只规定了一种选项,即最大报文段长度 MSS.MSS 告诉对方 TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节.” [MSS(Maximum Segment Size)是 TCP 报文段中的数据字段的最大长度.数据字段加上 TCP 首部才等于整个的 TCP 报文段]
* 填充:　　这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍