tcpip协议与udpip协议的区别.docx

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tcpip协议与udpip协议的区别

tcpip协议与udpip协议的区别（总28页）

TCP/IP协议与UDP/IP协议的区别

TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）是面向连接的协议，

也就是说，在收发数据前，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，只简单的描述下这三次对话的简单过程：

A--->B

2主机B收到主机A的请求后,用一个带有确认应答（ACK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机A,也告诉主机A两件事:

我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我

3主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B的数据段:

"我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了

这样3次握手就完成了,主机A和主机B就可以传输数据了.

3次握手的特点

没有应用层的数据

SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1

握手完成后SYN标志位被置0

TCP断开连接要进行4次

1当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求

2主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1

3由B端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1

4主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束.

由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端

和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础

名词解释

ACKTCP报头的控制位之一,对数据进行确认.确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段

都收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保证数据的完整性.

SYN同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1

FIN发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置1

UDP（UserDataProtocol，用户数据报协议）

（1）UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。

在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

（2）由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

（3）UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

（4）吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

（6）UDP是面向报文的。

发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。

既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

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。

小结TCP与UDP的区别：

1.基于连接与无连接；

2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；

程序结构较简单；

4.流模式与数据报模式；

保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

更多TCP和UPD的资料：

TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。

当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。

TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。

UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。

UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。

由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。

UDP与TCP的主要区别在于UDP不一定提供可靠的数据传输。

事实上，该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。

UDP在许多方面非常有效。

当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时（其中任意给定数据的重要性相对较低），

可使用UDP。

ICQ短消息使用UDP协议发送消息。

许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。

重要的状态信息随可靠的TCP连接发送，而主数据流通过UDP发送。

TCP的目的是提供可靠的数据传输，并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。

TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时，负责数据恢复。

它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。

记住，较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元，因此，数据包可以沿完全不同的路径发送，即使它们都是同一消息的组成部分。

这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似，只是级别更高而已。

为确保正确地接收数据，TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认（即ACK）。

如果在某个时限内未收到相应的ACK，将重新传送数据包。

如果网络拥塞，这种重新传送将导致发送的数据包重复。

但是，接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包，并在必要时丢弃它。

TCP与UDP的选择

如果比较UDP包和TCP包的结构，很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。

与TCP协议相同，UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。

一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度，校验码域使其可以进行整体校验。

（许多应用只支持UDP，如：

多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。

）

很明显，当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时，TCP协议是当然的选择。

当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：

音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。

在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择，如：

DNS交换。

把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时，UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。

TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下，但是我们相信在不远的将来，TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。

FTP协议即文件传输协议,它是一个标准协议,FTP协议也是应用TCP/IP协议的应用协议标准,它是在计算机和网络之间交换文件的最简单的方法。

TCP与UDP区别

TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。

当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。

TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。

UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。

UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。

由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快

Overview

TCP（TransmissionControlProtocol）isthemostcommonlyusedprotocolontheInternet.ThereasonforthisisbecauseTCPofferserrorcorrection.WhentheTCPprotocolisusedthereisa"guaranteeddelivery."Thisisduelargelyinparttoamethodcalled"flowcontrol."Flowcontroldetermineswhendataneedstobere-sent,andstopstheflowofdatauntilpreviouspacketsaresuccessfullytransferred.Thisworksbecauseifapacketofdataissent,acollisionmayoccur.Whenthishappens,theclientre-requeststhepacketfromtheserveruntilthewholepacketiscompleteandisidenticaltoitsoriginal.

UDP（UserDatagramProtocol）isanthercommonlyusedprotocolontheInternet.However,UDPisneverusedtosendimportantdatasuchaswebpages,databaseinformation,etc;UDPiscommonlyusedforstreamingaudioandvideo.StreamingmediasuchasWindowsMediaaudiofiles（.WMA）,RealPlayer（.RM）,andothersuseUDPbecauseitoffersspeed!

ThereasonUDPisfasterthanTCPisbecausethereisnoformofflowcontrolorerrorcorrection.ThedatasentovertheInternetisaffectedbycollisions,anderrorswillbepresent.RememberthatUDPisonlyconcernedwithspeed.Thisisthemainreasonwhystreamingmediaisnothighquality.

Onthecontrary,UDPhasbeenimplementedamongsometrojanhorseviruses.HackersdevelopscriptsandtrojanstorunoverUDPinordertomasktheiractivities.UDPpacketsarealsousedinDoS（DenialofService）attacks.ItisimportanttoknowthedifferencebetweenTCPport80andUDPport80.Ifyoudon'tknowwhatportsaregohere.

FrameStructure

Asdatamovesalonganetwork,variousattributesareaddedtothefiletocreateaframe.Thisprocessiscalledencapsulation.Therearedifferentmethodsofencapsulationdependingonwhichprotocolandtopologyarebeingused.Asaresult,theframestructureofthesepacketsdifferaswell.TheimagesbelowshowboththeTCPandUDPframestructures.

TCPFRAMESTRUCTURE

UDPFRAMESTRUCTURE

Thepayloadfieldcontainstheactuallydata.NoticethatTCPhasamorecomplexframestructure.ThisislargelyduetothefacttheTCPisaconnection-orientedprotocol.Theextrafieldsareneedtoensurethe"guaranteeddelivery"offeredbyTCP.

UDP 

    UDP与TCP的主要区别在于UDP不一定提供可靠的数据传输。

事实上，该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。

UDP在许多方面非常有效。

当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时（其中任意给定数据的重要性相对较低），可使用UDP。

ICQ短消息使用UDP协议发送消息。

    许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。

重要的状态信息随可靠的TCP连接发送，而主数据流通过UDP发送。

TCP

    TCP的目的是提供可靠的数据传输，并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。

TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时，负责数据恢复。

它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。

记住，较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元，因此，数据包可以沿完全不同的路径发送，即使它们都是同一消息的组成部分。

这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似，只是级别更高而已。

    为确保正确地接收数据，TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认（即ACK）。

如果在某个时限内未收到相应的ACK，将重新传送数据包。

如果网络拥塞，这种重新传送将导致发送的数据包重复。

但是，接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包，并在必要时丢弃它。

TCP与UDP的选择  

    如果比较UDP包和TCP包的结构，很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。

与TCP协议相同，UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。

一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度，校验码域使其可以进行整体校验。

（许多应用只支持UDP，如：

多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。

）  

    很明显，当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时，TCP协议是当然的选择。

当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：

音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。

在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择，如：

DNS交换。

把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时，UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。

TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下，但是我们相信在不远的将来，TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。

TCP与UDP的区别

1.理解：

窗口和滑动窗口

TCP的流量控制

TCP使用窗口机制进行流量控制

什么是窗口？

连接建立时，各端分配一块缓冲区用来存储接收的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端

接收方发送的确认信息中包含了自己剩余的缓冲区尺寸

剩余缓冲区空间的数量叫做窗口

2.TCP的流控过程（滑动窗口）

2. TCP 与UDP的区别 

很多文章都说TCP协议可靠，UDP协议不可靠！

为什么前者可靠，后者不可靠呢？

既然UDP协议不可靠，为什么还要使用它呢？

所谓的TCP协议是面向连接的协议，面向连接是什么呢？

TCP和UDP都是传输层的协议！

从编程的角度看，就是两个模块（模块就是代码的集合，一系列代码的组合提供相应的功能！

模块化最终目的就是：

分工协作！

模块化好处：

便于扩展开发以及维护！

）。

先说TCP协议：

这个协议，是面向的连接！

面向连接这个概念，我们要从物理层看起。

大家都知道，因为“信道复用技术”的迅猛发展，才促使了计算机网络的发展！

如果没有“信道复用技术”，那么单条线路上（这里的线路指物理传输介质，例如：

双绞线、光纤、电话线）单位时间内只能供一台计算机使用！

还是举例说明：

就拿你自己的计算机来说，你跟同学“小明”聊天的时候，就不能跟另外一位同学“小强”聊天，如果你想同时跟两位同学聊天，那么你就得装两条线路！

那么同时与第三位、第四位同学。

。

。

第N位同学聊天的时候，你需要装几根线路全世界人民聊天的时候，又需要装几根线路   

“信道复用技术”实现了，在同一条线路上，单位时间内可供X台计算机同时通信！

Toad知道以下几种复用技术：

  1、频分复用    2、时分复用    3、波分复用    4、码分复用    5、空分复用    6、统计复用    7、极化波复用   

关于“信道复用技术”更深层次的问题，需要你自己去研究！

上面我们提到了“信道复用技术”！

知道了这一点，我们就很容易明白“物理信道”上的“虚拟信道”概念了！

不同的信道复用技术，使用不同的复用技术，目的就是创建“虚拟信道”。

一个TCP协议连接其实就是在物理线路上创建的一条“虚拟信道”。

这条“虚拟信道”建立后，在TCP协议发出FIN包之前（两个终端都会向对方发送一个FIN包），是不会释放的。

正因为这一点，TCP协议被称为面向连接的协议！

UDP协议，一样会在物理线路上创建一条“虚拟信道”，否则UDP协议无法传输数据！

但是，当UDP协议传完数据后，这条“虚拟信道”就被立即注销了！

因此，称UDP是不面向连接的协议！

TCP协议和UDP协议为什么会共存

1.大家要知道，一种物理线路，单位时间内，能够创建的“虚拟信道”是有限的！

2.使用TCP协议传输数据，当数据从A端传到B端后，B端会发送一个确认包（ACK包）给A端，告知A端数据我已收到！

UDP协议就没有这种确认机制！

这就是为什么说TCP协议可靠，UDP协议不可靠. 

QQ普通会员就是使用的UDP协议进行传输数据！

既然UDP协议自身没有确认机制，这个工作可以交给应用层的进程来完成（QQ）！

大家使用QQ的时候，感觉出错的几率还是非常小吧！

当然，把这个确认工作完全交给QQ自身来做，就直接导致了，QQ软件体积增大！

有些应用，对数据传输可靠性要求非常高，例如大家浏览网页，通过网页注册帐号、转帐等服务，这是不容许出错的，使用TCP协议能把出错的可能性降到最低（当然，网络自身很糟糕，TCP协议也没办法）。

但是，提供这种可靠服务，会加大网络带宽的开销，因为“虚拟信道”是持续存在的，同时网络中还会出现大量的ACK和FIN包！

 因此，鱼和熊掌不可兼得，需根据实际情况选择传输协议.TCP协议提供了可靠的数据传输,但是其拥塞控制、数据校验、重传机制的网络开销很大,不适合实时通信,所以选择开销很小的UDP协议来传输数据。

UDP协议是无连接的数据传输协议并且无重传机制,会发生丢包、收到重复包、乱序等情况。

而对于数据精确性要求不高的状态数据以及视频数据,丢包的影响不大。

因为会不断收到新的包,丢失的个别包会有新的包来覆盖,所以只需在远程控制系统的通信部分自行处理乱序及重复包的问题,而对于丢包的问题一般不作处理。

   但对于命令包这种需要精确收发的数据,可在程序的开发中加入丢包重发和超时丢弃的处理。

当然,如果开发的是对于实时性要求不高的事件型控制命令的传输,不希望发生指令的丢失也可以直接采用TCP协议。

TCP的重传机制正好适合这种情况。

非面向连接的传输协议在数据传输之前不建立连接，而是在每个中间节点对非面向连接的包和数据包进行路由。

没有点到点的连接，非面向连接的协议，如UDP，是不可靠的连接。

当一个UDP数据包在网络中移动时，发送过程并不知道它是否到达了目的地，除非应用层已经确认了它已到达的事实。

非面向连接的协议也不能探测重复的和乱序的包。

标准的专业术语用“不可靠”来描述UDP。

在现代网络中，UDP并不易于导致传输失败，但是你也不能肯定地说它是可靠的

TCP的三次握手（建立连接）和四次挥手（关闭连接）

参照：

建立连接：

理解：

窗口和滑动窗口

TCP的流量控制

TCP使用窗口机制进行流量控制

什么是窗口？

连接建立时，各端分配一块缓冲区用来存储接收的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端

接收方发送的确认信息中包含了自己剩余的缓冲区尺寸

剩余缓冲区空间的数量叫做窗口

2.TCP的流控过程（滑动窗口）

TCP（TransmissionControlProtocol）　传输控制协议

三次握手

TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接:

位码即tcp标志位,有6种标示:

SYN（synchronous建立联机）

ACK（acknowledgement确认）

PSH（push传送）

FIN（finish结束）

RST（reset重置）

URG（urgent紧急）

Sequencenumber（顺序号码）

Acknowledgenumber（确认号码）

客户端TCP状态迁移：

CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED

服务器TCP状态迁移：

CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED

各个状态的意义如下：

LISTEN-侦听来自远方TCP端口的连接请求； 

SYN-SENT-在发送连接请求后等待匹配的连接请求； 

SYN-RECEIVED-在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认； 

ESTABLISHED-代表一个打开的连接，数据可以传送给用户； 

FIN-WAIT-1-等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认；

FIN-WAIT-2-从远程TCP等待连接中断请求； 

CLOSE-WAIT-等待从本地用户发来的连接中断请求； 

CLOSING-等待远程TCP对连接中断的确认； 

LAST-ACK-等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认； 

TIME-WAIT-等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认； 

CLOSED-没有任何连接状态；

TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接，如图1所示。

（1）第一次握手：

建立连接时，客户端A发送SYN包（SYN=j）到服务器B，并进入SYN_SEND状态，等待服务器B确认。

（2）第二次握手：

服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN（ACK=j+1），同时自己也发送一个SYN包（SYN=k），即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN_RECV状态。

（3）第三次握手：

客户端A收到服务器B的SYN＋ACK包，向服务器B发送确认包ACK（A