一、TCP與UDP簡介

   首先咱們弄清楚，TCP協議和UDP協議與TCP/IP協議的聯系，很多人犯糊涂了， 一直都是說TCP協議與UDP協議的區別，我覺得這是沒有從本質上弄清楚網路通信！

TCP/IP協議是一個協議簇，里面包括很多協議的，UDP只是其中的一個， 之所以命名為TCP/IP協議，因為TCP、IP協議是兩個很重要的協議，就用他兩命名了，

TCP/IP網路模型

        計算機與網路設備要相互通信，雙方就必須基于相同的方法，比如，如何探測到通信目標、由哪一邊先發起通信、使用哪種語言進行通信、怎樣結束通信等規則都需要事先確定，不同的硬體、作業系統之間的通信，所有的這一切都需要一種規則，而我們就把這種規則稱為協議（protocol），

       TCP/IP 是互聯網相關的各類協議族的總稱，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都屬于 TCP/IP 族內的協議，

       TCP/IP模型是互聯網的基礎，它是一系列網路協議的總稱，這些協議可以劃分為四層，分別為鏈路層、網路層、傳輸層和應用層，

• 鏈路層：負責封裝和解封裝IP報文，發送和接受ARP/RARP報文等，
• 網路層：負責路由以及把分組報文發送給目標網路或主機，
• 傳輸層：負責對報文進行分組和重組，并以TCP或UDP協議格式封裝報文，
• 應用層：負責向用戶提供應用程式，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等，

在網路體系結構中網路通信的建立必須是在通信雙方的對等層進行，不能交錯， 在整個資料傳輸程序中，資料在發送端時經過各層時都要附加上相應層的協議頭和協議尾（僅資料鏈路層需要封裝協議尾）部分，也就是要對資料進行協議封裝，以標識對應層所用的通信協議，接下去介紹TCP/IP 中有兩個具有代表性的傳輸層協議----TCP 和 UDP，

二、TCP協議

1.1 定義

TCP（TransmissionControl Protocol）傳輸控制協議，

是一種可靠的、面向連接的協議（eg:打電話）、傳輸效率低全雙工通信（發送快取&接收快取）、面向位元組流，使用TCP的應用：Web瀏覽器；電子郵件、檔案傳輸程式，

1.2 特性

1.2.1．是面向連接的協議

也就是說，在收發資料前，必須和對方建立可靠的連接，一個TCP連接必須要經過三次“對話”才能建立起來，接收雙方獨占一個通道，

1.2.2．面向位元組流

TCP將應用程式看成是一連串的無結構的位元組流，每個TCP套介面有一個發送緩沖區，如果位元組流太長時，TCP會將其拆分進行發送，當位元組流太短時，TCP會等待緩沖區中的位元組流達到一定程度時再構成報文發送出去，TCP發給對方的資料，對方在收到資料時必須給矛確認，只有在收到對方的確認時，本方TCP才會把TCP發送緩沖區中的資料洗掉，

1.2.3．3次握手建立連接，4次握手釋放連接

ACK：TCP報頭的控制位之一，表示確認號是否有效，只有當ACK=1時，確認號才有效，當ACK=0時，確認號無效，這時會要求重傳資料，保證資料的完整性，

確認號：用它來告訴發送端發送過來的序列號之前的資料段都收到了，比如，確認號為X，則表示前X-1個資料段都收到了，

SYN：同步序列號，TCP建立連接時將這個位置1，

FIN：發送端完成發送任務位，當TCP完成資料傳輸需要斷開時，提出斷開連接的一方將這位置1，

TCP建立連接三次握手程序

1、主機A通過向主機B發送一個含有同步序列號的標志位的資料段給主機B ，向主機B 請求建立連接，通過這個資料段，主機A告訴主機B 兩件事：我想要和你通信；你可以用哪個序列號作為起始資料段來回應我，

2、主機B 收到主機A的請求后，用一個帶有確認應答(ACK)和同步序列號(SYN)標志位的資料段回應主機A，也告訴主機A兩件事：我已經收到你的請求了，你可以傳輸資料了；你要用哪個序列號作為起始資料段來回應我，

3、主機A收到這個資料段后，再發送一個確認應答，確認已收到主機B 的資料段：我已收到回復，我現在要開始傳輸實際資料了，

 三、UDP協議

1.1 定義

UDP（User DatagramProtocol）用戶資料報協議

不可靠的、無連接的服務，傳輸效率高（發送前時延小），一對一、一對多、多對一、多對多、面向報文，盡最大努力服務，無擁塞控制，使用UDP的應用：域名系統 (DNS)；視頻流；IP語音(VoIP)，

1.2 特性

1.2.1．無連接的服務

UDP是一個非連接的協議，傳輸資料之前源端和終端不建立連接，雙方沒有專有的通信通道，當發送端想傳送資料時就簡單地把資料扔到網路上，并不能保證他們能到達目的地，接收端由于沒有與發送端建立專用的通信通道，因此接收資料時并不能確定是有誰發來的資料，

1.2.2．面向報文

       發送方的UDP對應用程式交下來的報文，在添加首部后就向下交付給IP層，既不拆分，也不合并，而是保留這些報文的邊界，也就是說應用層交給UDP多長的報文，UDP就照樣發送，即一次發送一個報文，

不同于TCP有快取機制，TCP是將發送的資料都看成位元組流，根據位元組流在緩沖區存盤的大小來決定是否發送，一次發送的資訊不一定是整個報文，

使用UDP發送資訊，應用程式必須選擇合適大小的報文，若報文太長，則IP層需要分片，降低效率，若太短，會是IP太小，

四、TCP與UDP的對比

1.1、基本區別

1、TCP面向連接（如打電話要先撥號建立連接），UDP是無連接的，即發送資料之前不需要建立連接，

2、對系統資源的要求（TCP較多，UDP少），TCP需要建立專用的通信通道，還需要校驗資料等，因此需求的系統資源較大，

3、TCP保證資料正確性，TCP丟包會自動重傳，UDP可能丟包，丟包后不會自動重傳，TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道，UDP則是不可靠信道，

4、TCP保證資料傳輸有序，UDP不保證，

    訊息在傳輸程序中可能會亂序，后發送的訊息可能會先到達，TCP會對其進行重排序，UDP不會，

4、TCP面向位元組流，實際上是TCP把資料看成一連串無結構的位元組流，UDP是面向報文的

5、UDP沒有擁塞控制，因此網路出現擁塞不會使源主機的發送速率降低（對實時應用很有用，如IP電話，實時視頻會議等）

6、每一條TCP連接只能是點到點的，UDP支持一對一，一對多，多對一和多對多的互動通信，

7、TCP首部開銷20位元組，UDP的首部開銷小，只有8個位元組

1.2、編程中的區別

從程式實作的角度來看，可以用下圖來進行描述， 

TCP編程的客戶端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函式socket()，

　　2、設定socket屬性，　

　　3、設定要連接的對方的IP地址和埠等屬性，

　　4、連接服務器，用函式connect()，

　　5、收發資料，用函式send()和recv()，或者read()和write()，

　　6、關閉網路連接，　　

　　UDP編程的服務器端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函式socket()，

　　2、設定socket屬性，

　　3、系結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind()，

　　4、回圈接收資料，用函式recvfrom()，

　　5、關閉網路連接，

UDP編程的客戶端一般步驟是：

　　1、創建一個socket，用函式socket()，

　　2、設定socket屬性，　　

　　4、設定對方的IP地址和埠等屬性，

　　5、發送資料，用函式sendto()，

　　6、關閉網路連接， 

1.3、TCP/UDP應用場景

什么時候應該使用TCP：

當對網路通訊質量有要求的時候，比如：整個資料要準確無誤的傳遞給對方，這往往用于一些要求可靠的應用，比如HTTP、HTTPS、FTP等傳輸檔案的協議，POP、SMTP等郵件傳輸的協議， 
在日常生活中，常見使用TCP協議的應用如下：

瀏覽器，用的HTTP

FlashFXP，用的FTP

Outlook，用的POP、SMTP

Putty，用的Telnet、SSH

QQ檔案傳輸

…………

那么什么時候應該使用UDP：

當對網路通訊質量要求不高的時候，要求網路通訊速度能盡量的快，這時就可以使用UDP， 
比如，日常生活中，常見使用UDP協議的應用如下：

QQ語音

QQ視頻

TFTP

............

五、總結

• TCP向上層提供面向連接的可靠服務 ，UDP向上層提供無連接不可靠服務，
• 雖然 UDP 并沒有 TCP 傳輸來的準確，但是也能在很多實時性要求高的地方有所作為，
• 對資料準確性要求高，速度可以相對較慢的，可以選用TCP，

標籤：C#

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