TCP和UDP的应用场景

传输层的两个协议，TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），有各自的应用场景。

TCP应用场景

TCP为应用层协议提供可靠传输，发送端按顺序发送，接收端按顺序接收，其间发送丢包、乱序，TCP负责重传和排序。下面是TCP的应用场景。

（1）客户端程序和服务端程序需要多次交互才能实现应用程序的功能。比如接收电子邮件使用的POP3和发送电子邮件的SMTP，传输文件的FTP，在传输层使用的是TCP。

（2）应用程序传输的文件需要分段传输，比如浏览器访问网页，网页中图片和HTML文件需要分段后发送给浏览器，或QQ传文件，在传输层也是选用TCP。

如果需要将发送的内容分成多个数据包发送，这就要求在传输层使用TCP，在发送方和接收方建立连接，实现可靠传输、流量控制和拥塞避免。

比如从网络中下载一个500MBit的电影或下载一个200MBit的软件，这么大的文件需要拆分成多个数据包发送，发送过程需要持续几分钟或几十分钟。在此期间，发送方将要发送的内容一边发送一边放到缓存，将缓存中的内容分成多个数据包，并进行编号，按顺序发送。这就需要在发送方和接收方建立连接，协商通信过程的一些参数（比如一个数据包最大多少个字节），如果网络不稳定造成某个数据包丢失，发送方必须重新发送丢失的数据包，否则就会造成接收到的文件不完整，这就需要TCP协议能够实现可靠传输。如果发送方发送速度太快，接收方来不及处理，接收方还会通知发送方降低发送速度甚至停止发送。TCP协议还能实现流量控制，因为互联网中的流量不固定，流量过高时会造成网络拥塞（这一点很好理解，就像城市上下班高峰时的交通堵塞一样），在整个传输过程中发送方要一直探测网络是否拥塞，来调整发送速度，TCP协议有拥塞避免机制。

如图1所示，发送方的发送速度由网络是否拥塞和接收端接收速度两个因素控制，哪个速度低，就用哪个速度发送。

图1 TCP功能

有些应用程序通信，使用TCP协议就显得效率低了。比如有些应用，客户端只需向服务器发送一个请求报文，服务器返回一个响应报文就完成其功能。这类应用如果使用TCP，发送三个数据包建立连接，再发送四个数据包释放连接，就为了发送一个报文，就显得不值了，干脆让应用程序直接发送，如果丢包了，应用程序再发送一遍。这类应用，在传输层就使用 UDP。

UDP应用场景

（1）客户端程序和服务端程序通信，应用程序发送的数据包不需要分段。比如域名解析，DNS协议就是用传输层的UDP，客户端向DNS服务器发送一个报文解析某个网站的域名，DNS服务器将解析的结果使用一个报文返回给客户端。

（2）实时通信，比如QQ或微信语音聊天，或视频聊天。这类应用，发送端和接收端需要实时交互，也就是不允许较长延迟，即便有几句话因为网络堵塞没听清，也不允许使用TCP等待丢失的报文，等待的时间太长了，就不能愉快的聊天了。

（3）多播或广播通信。比如学校多媒体机房，老师的电脑屏幕需要教室的学生电脑接收屏幕，在老师的电脑安装多媒体教室服务端软件，学生电脑安装多媒体教室客户端软件，老师电脑使用多播地址或广播地址发送报文，学生电脑都能收到。这类应用在传输层使用UDP。

知道了传输层两个协议的特点和应用场景，就很容易判断某个应用层协议在传输层使用什么协议。

现在判断一下，QQ聊天在传输层使用的是什么协议，QQ传文件在传输层使用的是什么协议？

如果使用QQ给好友传输文件，传输文件会持续几分钟或几十分钟，肯定不是使用一个数据包就能把文件传输完的，需要将要传输的文件分段传输，在传输文件之前需要建立会话，在传输过程中实现可靠传输、流量控制、拥塞避免等，这在传输层使用TCP协议来实现这些功能。

使用QQ聊天，通常一次输入聊天内容不会有太多文字，使用一个数据包就能把聊天内容发送出去，并且聊完第一句，也不定什么时候聊第二句，发送数据不是持续的，发送QQ聊天的内容在传输层使用UDP。

可见一个应用程序通信根据通信的特点，在传输层可以选择不同的协议。

此文章来自于《华为 HCIA-Datacom认证（2021新版HCIA教材）》

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TCP和UDP的应用场景
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