TCP和UDP的区别
前言
我们都知道TCP和UDP作为传输协议，被广泛应用于网络通信。这些基础的网络知识也是需要了解，既然两种传输协议都可以用于通信，那它们两者又有何区别。本文将以下面5个点进行对比：
- 连接特点
- 交互通信
- 数据处理
- 传输服务
- 报头开销
UDP和TCP在TCP/IP模型中的位置
在比较这两者的区别之前，有必要了解下TCP/IP模型，这有利于我们理解下面的内容。
网络模型并非一开始就有的，在网络发展初期，网络协议都是互联网公司自己定义的。由于各家公司的网络协议不同，没有统一标准的网络协议来规定，各个公司的协议都不能互通。这对于网络发展很不利，为了解决这个问题，国际标准化组织 1984 提出的模型标准，简称 OSI（Open Systems Interconnection Model），这是一个标准，并非实现。TCP/IP 协议就是基于此模型设计。
TCP/IP模型是一个四层模型，自底而上分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层
- 网络接口层：实现网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介（比如以太网、令牌环等）上的传输
- 网络层：实现数据包的选路和转发
- 传输层：为主机的应用程序提供端到端的通信，传输层只关心通信的起始端和目的端，而不在乎数据包的中转过程
- 应用层：负责处理应用程序的逻辑
连接特点
UDP
UDP是一种无连接的传输层协议，因为在使用UDP发送报文段时，发送端和接收端的传输层实体之间没有进行握手。所谓的握手，就是发送端和接收端通过发送一些特定的报文段来互相确认，从而为发送做准备。由于UDP可以不用任何准备即可进行数据数据传输，因此UDP的数据传输速度会比TCP快。
TCP
TCP是一种面向连接的传输层协议，网络系统需要在两台计算机之间发送数据之前先建立连接。类似于我们打电话一样，通信之前需要呼叫和应答。其过程分为建立连接（三次握手）、使用连接（数据传输）、释放连接（四次挥手）三个过程。由于这些机制，TCP数据传输会比UDP可靠，即确保双方都互通后再发送数据，保证数据包能够完整的发送过去。
交互通信
UDP
UDP是无连接的传输协议，不需要维护连接状态，包括收发状态，可以实现一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
TCP
TCP是面向连接的传输协议，发送数据需要双方建立连接，属于端到端的通信，实现的是一对一的交互通信。
数据处理
UDP
UDP是面向报文的。发送端的传输层对应用层交下来的报文，在添加报头后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界。接收端传输层接收到报文会去掉报头，将数据部分交给应用层。
TCP
TCP是面向字节流的。发送端的应用层将数据字节流交付到传输层的缓存区，根据发送策略对字节流分片，添加报头发送TCP报文。接收端传输层收到报文后，去掉报头存储到接收缓存。接收缓存将字节流片段交给应用层，应用层再将字节流片段重组还原为可用的数据。
传输服务
UDP
UDP提供无连接的不可靠服务。在发送端到接收端的传递过程中出现数据包丢失或接收误码的情况，协议本身并不能做出任何检测或提示。UDP只是尽可能快地把数据扔到网络上，并不保证数据包的完整性。因此UDP没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段。
TCP
TCP提供面向连接的可靠服务。在发送端到接收端的传递过程中出现数据包丢失或接收误码的情况，接收端在定时器超时后没有收到相应的确认，发送端会重新发送数据包。TCP连接每一方的接收缓冲空间大小都固定，接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据，TCP在此基础上提供流量控制，防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。
报头开销
UDP
UDP传输的段有8个字节的报头和有效载荷字段构成。UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体包括源端口号、目标端口号、数据报长度、校验和。
- 端口号：使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道
- 长度：数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数
- 校验和：使用报头中的校验值来保证数据的安全
TCP
TCP传输的段有最小20字节的报头和有效载荷字段构成。TCP具体组成包括端口号、序号、确认号、保留域、标志域、窗口、校验和、紧急指针构成，另外可扩展首部包括选项和填充。
总结
UDP
特点
- 无连接
- 支持一对一，一对多，多对一和多对多的通信
- 面向报文
- 不可靠传输，不使用流量控制和拥塞控制
- 报头开销小，仅8字节
应用场景
常用于实时应用。例如视频直播、IP电话，QQ语音和QQ视频就是使用UDP的协议。
TCP
特点
- 面向连接
- 一对一通信
- 面向字节流
- 可靠传输，使用流量控制和拥塞控制
- 报头最小20字节，最大60字节
应用场景
常用于对可靠性要求高的通信。例如文件传输。