UDP TCP概论及案例

Posted 2020-10-29 大阿毛

概述:

　　两者都是通信协议， TCP、UDP 是传输层协议，但他们的通信机制与应用场景不同，下面来阐述两者的区别以及它们的应用场景。

TCP 与 UDP:

　TCP（Transmission Control Protocol），又叫传输控制协议，UDP（User Datagram Protocol），又叫用户数据报协议，它们都是传输层的协议，但两者的机制不同，它们的区别如下：

特点	TCP	UDP
连接性	面向连接	面向非连接
可靠性	可靠	不可靠
传输效率	慢	快

TCP/UDP编程模型:

从程序实现的角度来看，可以用下图来进行描述。 

TCP:　　

　　从如上表格看到，TCP 是面向连接的，并且是一种可靠的协议，在基于 TCP 进行通信时，通信双方需要先建立一个 TCP 连接，建立连接需要经过三次握手，握手成功才可以进行通信，关于 TCP 三次握手、四次挥手的过程请看该文章。 
　　另外 TCP 协议是一种可靠的传输协议，那么它是如何保证可靠性的呢？

UDP:

　　UDP 是一种面向无连接，且不可靠的协议，在通信过程中，它并不像 TCP 那样需要先建立一个连接，只要（目的地址，端口号，源地址，端口号）确定了，就可以直接发送信息报文，并且不需要确保服务端一定能收到或收到完整的数据。它仅仅提供了校验和机制来保障一个报文是否完整，若校验失败，则直接丢弃报文，不做任何处理。

可靠性:

　　在讲解 TCP 如何保证可靠性前，首先得理解什么是可靠。在通信的角度来看，可靠即要确保通信双方的通信信息不会丢失，若丢失了保证能够对其进行恢复，并且收到的信息内容与原发送内容一样。
　　在 TCP 中，传输报文都是通过建立的虚拟连接来进行传输，发送端传输的每一个 TCP 报文，都会对其进行编号（编号是由于网络传输的原因，发送的报文可能会乱序到达，因此需要根据编号对报文进行重排），并且开启一个计时器；当接收端收到报文后，并且通过校验和对收到的报文数据进行校验，若校验成功则会返回一个确认报文，告知发送端我已经成功收到该报文了；若发送端在计时器结束前仍未收到确认报文，则认为接收端接收失败，则会重传该报文；服务端若收到重复报文（根据编号发现已经是收到了），则会将该报文丢弃。 
　　因此，从上面的机制可以知道，TCP 是通过重传、确认和校验和的方式来确保可靠。 
注：校验和并不能检验数据是否被篡改过，想要保证数据的完整性可以了解一下数字签名

TCP 与 UDP 的应用场景:

　　从特点上我们已经知道，TCP 是可靠的但传输速度慢 ，UDP 是不可靠的但传输速度快。因此在选用具体协议通信时，应该根据通信数据的要求而决定。 
　　若通信数据完整性需让位与通信实时性，则应该选用 TCP 协议（如文件传输、重要状态的更新等）；反之，则使用 UDP 协议（如视频传输、实时通信等）。

案例代码及实现效果:

TCP:

客户端:

 1 package cn.TCP;
 2 
 3 import java.io.BufferedReader;
 4 import java.io.IOException;
 5 import java.io.InputStreamReader;
 6 import java.io.OutputStream;
 7 import java.net.ServerSocket;
 8 import java.net.Socket;
 9 
10 public class TCP_Clicent {
11 public static void main(String[] args) throws Exception {
12     //1.创建对象
13             ServerSocket sk=new ServerSocket(1122111);
14             //2.监听
15             Socket s=sk.accept();
16             //打包数据
17             BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));    
18             BufferedReader bw=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
19             OutputStream os=s.getOutputStream();
20             String line=null;
21             while((line=br.readLine())!=null){
22                 System.out.println("Client \t"+line);                        
23                 os.write(bw.readLine().getBytes());
24             }            
25             //释放资源
26             s.close();
27             //sk.close();
28 }
29 }

服务器:

 1 import java.io.BufferedReader;
 2 import java.io.BufferedWriter;
 3 import java.io.IOException;
 4 import java.io.InputStream;
 5 import java.io.InputStreamReader;
 6 import java.io.OutputStreamWriter;
 7 import java.net.Socket;
 8 import java.net.UnknownHostException;
 9 
10 public class TCP_Service {
11 public static void main(String[] args) throws Exception {
12     Socket sk=new Socket("192.168.60.127",1122111);
13     BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
14     BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(sk.getOutputStream()));
15     String line=null;
16     while((line=br.readLine())!=null){            
17         bw.write(line);
18         bw.newLine();
19         bw.flush();
20         
21         InputStream is=sk.getInputStream();            
22         byte [] by=new byte[1024];
23         int num=is.read(by);
24         String h=new String(by, 0, num);
25         System.out.println("Service:\t"+h);
26     }                    
27         //br.close();
28         //bw.close();
29         sk.close();
30 
31 
32 }
33 }

UDP:

客户端:

 1 import java.io.BufferedReader;
 2 import java.io.InputStreamReader;
 3 import java.net.DatagramPacket;
 4 import java.net.DatagramSocket;
 5 import java.net.InetAddress;
 6 import java.net.SocketException;
 7 
 8 public class UDP_Clicent {
 9 public static void main(String[] args) throws Exception  {
10     DatagramSocket l=new DatagramSocket();
11     DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
12     BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
13     String line=null;
14     byte [] bys=line.getBytes();
15     int num=bys.length;
16     InetAddress address=InetAddress.getByName("192.168.60.127");
17     int port=101236;
18     DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bys,num, address,port);
19     ds.send(dp);        
20     ds.close();
21 }
22 }

服务器:

 1 import java.net.DatagramPacket;
 2 import java.net.DatagramSocket;
 3 import java.net.InetAddress;
 4 import java.net.SocketException;
 5 
 6 public class UDP_Service {
 7 
 8     public static void main(String[] args) throws Exception {
 9         DatagramSocket ds=new DatagramSocket(101236);
10         byte[] bys = new byte[1024];
11         int len = bys.length;
12         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, len);
13         ds.receive(dp);
14         byte[] by = dp.getData();
15         int length = dp.getLength();
16         InetAddress address = dp.getAddress();
17         String ip = address.getHostAddress();
18         String s = new String(by, 0, length);
19         System.out.println(ip + "---" + s);
20     ds.close();
21 
22     }
23 
24 }