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传输层TCP和UDP的区别分析与应用场景【转载】

基本概念:

1: 面向报文

面向报文的传输方式是应用层交给UDP多长的报文,UDP就照样发送,即一次发送一个报文。因此,应用程序必须选择合适大小的报文。若报文太长,则IP层需要分片,降低效率。若太短,会是IP太小。UDP对应用层交下来的报文,既不合并,也不拆分,而是保留这些报文的边界。这也就是说,应用层交给UDP多长的报文,UDP就照样发送,即一次发送一个报文。

2: 面向字节流

面向字节流的话,虽然应用程序和TCP的交互是一次一个数据块(大小不等),但TCP把应用程序看成是一连串的无结构的字节流。TCP有一个缓冲,当应用程序传送的数据块太长,TCP就可以把它划分短一些再传送。如果应用程序一次只发送一个字节,TCP也可以等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。

下图是TCP和UDP协议的一些应用。

TCP/UDP常见应用

下图是TCP和UDP协议的比较。

TCP/UDP比较

这里再详细说一下面向连接和面向无连接的区别:

面向连接举例:两个人之间通过电话进行通信;
面向无连接举例:邮政服务,用户把信函放在邮件中期待邮政处理流程来传递邮政包裹。
    显然,不可达代表不可靠。
 
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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/UDP编程模型

从上图也能清晰的看出,TCP通信需要服务器端侦听listen、接收客户端连接请求accept,等待客户端connect建立连接后才能进行数据包的收发(recv/send)工作。而UDP则服务器和客户端的概念不明显,服务器端即接收端需要绑定端口,等待客户端的数据的到来。后续便可以进行数据的收发(recvfrom/sendto)工作。
在前面讲解UDP时,提到了UDP保留了报文的边界,下面我们来谈谈TCP和UDP中报文的边界问题。在默认的阻塞模式下,TCP无边界,UDP有边界。
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。

TCP/UDP的优缺点:

TCP的优点:

可靠,稳定
TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前,会有三次握手来建立连接,而且在数据传递时,有确认、窗口、重传、拥塞控制机制,在数据传完后,还会断开连接用来节约系统资源。
 
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TCP的缺点:

慢,效率低,占用系统资源高,易被攻击
TCP在传递数据之前,要先建连接,这会消耗时间,而且在数据传递时,确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间,而且要在每台设备上维护所有的传输连接,事实上,每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。
而且,因为TCP有确认机制、三次握手机制,这些也导致TCP容易被人利用,实现DOS、DDOS、CC等攻击。

UDP的优点:

快,比TCP稍安全
UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制,UDP是一个无状态的传输协议,所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制,UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的,比如:UDP Flood攻击……

UDP的缺点:

不可靠,不稳定
因为UDP没有TCP那些可靠的机制,在数据传递时,如果网络质量不好,就会很容易丢包。

TCP/UDP应用场景:

基于上面的优缺点,那么:

什么时候应该使用TCP:

当对网络通讯质量有要求的时候,比如:整个数据要准确无误的传递给对方,这往往用于一些要求可靠的应用,比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议,POP、SMTP等邮件传输的协议。
在日常生活中,常见使用TCP协议的应用如下:

浏览器,用的HTTP
FlashFXP,用的FTP
Outlook,用的POP、SMTP
Putty,用的Telnet、SSH
QQ文件传输
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那么什么时候应该使用UDP:

当对网络通讯质量要求不高的时候,要求网络通讯速度能尽量的快,这时就可以使用UDP。
比如,日常生活中,常见使用UDP协议的应用如下:

QQ语音
QQ视频
TFTP
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 posted on 2019-03-27 10:06  角落里的一条狗  阅读(126)  评论(0编辑  收藏  举报