经典面试题 TCP和UDP有什么区别?
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一、TCP和UDP是什么？
TCP：
传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793 定义。UDP：
Internet 协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。RFC 768 描述了 UDP。
二、TCP和UDP有什么区别?
1.TCP和UDP区别总结
TCP与UDP区别总结：
- TCP面向连接，通过三次握手建立连接，四次挥手接除连接;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，这种方式为UDP带来了高效的传输效率，但也导致无法确保数据的发送成功。
- TCP是可靠的通信方式。通过TCP连接传送的数据，TCP通过超时重传、 数据校验等方式来确保数据无差错，不丢失，不重复，且按序到达；而UDP由于无需连接的原因，将会以最大速度进行传输，但不保证可靠交付，也就是会出现丢失、重复等等问题。
- TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流，由于连接的问题，当网络出现波动时，连接可能出现响应问题；UDP是面向报文的，UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低。
- 每一条TCP连接只能是点到点的；而UDP不建立连接，所以可以支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信，也就是可以同时接受多个人的包。
- TCP需要建立连接，首部开销20字节相比8个字节的UDP显得比较大。
- TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道。
2.TCP三次握手和四次挥手
2.TCP三次握手
三次握手是TCP用来确保连接可靠建立的方式：
- 第一次握手： A给B发短信说：“B，你现在有空吗？”
- 第二次握手： B此时收到了A的信息，然后对A说： “ 我有空，你呢？有空吗？ ”
- 第三次握手： A此时收到了B的确认信息，然后说：“我也有空，那我跟你说个事。”
在三次握手之后，A和B都能确定这么一件事： 双方的通信可以流畅的进行。 这样，双方就可以开始进行正常的对话了。
2.TCP四次挥手
四次挥手是TCP用来确保连接可靠关闭的方式：
- 第一次挥手： A给B发短信说：“B，我要准备吃饭了？”
- 第二次挥手： B此时收到了A的信息，然后先对A说： “ 我知道了。”
- 第三次挥手： B对A说到： “ 我也要准备吃饭了。”然后放下了手机，
- 第四次挥手： A此时收到了B的确认信息，然后想B发一个包说：“好的，我知道了。”这时才放下手机去吃饭，
在四次挥手之后，A和B都能确定这么一件事： 双方的通信可以正常关闭。 这样，双方就可以确定对方已经完全知晓自己确认要关闭连接。
3.TCP维护可靠的通信方式
- 数据分片：在发送端对用户数据进行分片，在接收端进行重组，由TCP确定分片的大小并控制分片和重组；
- 到达确认：接收端接收到分片数据时，根据分片数据序号向发送端发送一个确认包；
- 超时重发：发送方在发送分片后计时，若超时却没有收到相应的确认包，将会重发对应的分片；
- 滑动窗口：TCP连接双方的接收缓冲空间大小都固定，接收端只能接受缓冲区能接纳的数据。
- 失序处理：TCP的接收端需要重新排序接收到的数据。
- 重复处理：如果传输的TCP分片出现重复，TCP的接收端需要丢弃重复的数据。
- 数据校验：TCP通过保持它首部和数据的检验和来检测数据在传输过程中的任何变化。
4.TCP和UDP使用场景
1.UDP 使用场景:
因此UDP不提供复杂的控制机制，利用IP提供面向无连接的通信服务，随时都可以发送数据，处理简单且高效。
所以主要使用在以下场景：
- 包总量较小的通信（DNS、SNMP）
- 视频、音频等多媒体通信（即时通信）
QQ就是使用的UDP协议。 - 广播通信
主要是一切追求速度的场景上
2.TCP 使用场景:
TCP 使用场景:相对于 UDP，TCP 实现了数据传输过程中的各种控制，可以进行丢包时的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。在对可靠性要求较高的情况下，可以使用 TCP，即不考虑 UDP 的时候，都可以选择 TCP。
特别是需要可靠连接，比如付费、加密数据等等方向都需要依靠TCP
总结
面向连接的TCP与无连接的UDP将是网络协议中不可或缺的重要知识点，TCP 和 UDP是TCP/IP 中有两个具有代表性的传输层协议，也是常年常考题型。
一、前言
TCP/IP 中有两个具有代表性的传输层协议，分别是 TCP 和 UDP。
二、TCP/IP网络模型
计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。
TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都属于 TCP/IP 族内的协议。
TCP/IP模型是互联网的基础，它是一系列网络协议的总称。这些协议可以划分为四层，分别为应用层、传输层、网络层和链路层。
- 应用层：负责向用户提供应用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。
- 传输层：负责对报文进行分组和重组，并以TCP或UDP协议格式封装报文。
- 网络层：负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机。
- 链路层：负责封装和解封装IP报文，发送和接受ARP/RARP报文等。
接下去介绍TCP/IP 中有两个具有代表性的传输层协议----TCP 和 UDP。
三、TCP
当一台计算机想要与另一台计算机通讯时，两台计算机之间的通信需要畅通且可靠，这样才能保证正确收发数据。例如，当你想查看网页或查看电子邮件时，希望完整且按顺序查看网页，而不丢失任何内容。当你下载文件时，希望获得的是完整的文件，而不仅仅是文件的一部分，因为如果数据丢失或乱序，都不是你希望得到的结果，于是就用到了TCP。
TCP协议全称是传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
1. TCP连接过程
如下图所示，可以看到建立一个TCP连接的过程为（三次握手的过程）:
第一次握手
客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后，客户端便进入 SYN-SENT 状态。
第二次握手
服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答，该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号，发送完成后便进入 SYN-RECEIVED 状态。
第三次握手
当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED 状态，服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态，此时连接建立成功。
这里可能大家会有个疑惑：为什么 TCP 建立连接需要三次握手，而不是两次？这是因为这是为了防止出现失效的连接请求报文段被服务端接收的情况，从而产生错误。
2. TCP断开链接
TCP 是全双工的，在断开连接时两端都需要发送 FIN 和 ACK。
第一次握手
若客户端 A 认为数据发送完成，则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。
第二次握手
B 收到连接释放请求后，会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包，并进入 CLOSE_WAIT 状态，此时表明 A 到 B 的连接已经释放，不再接收 A 发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的，所以 B 仍旧可以发送数据给 A。
第三次握手
B 如果此时还有没发完的数据会继续发送，完毕后会向 A 发送连接释放请求，然后 B 便进入 LAST-ACK 状态。
第四次握手
A 收到释放请求后，向 B 发送确认应答，此时 A 进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL（最大段生存期，指报文段在网络中生存的时间，超时会被抛弃） 时间，若该时间段内没有 B 的重发请求的话，就进入 CLOSED 状态。当 B 收到确认应答后，也便进入 CLOSED 状态。
3. TCP协议的特点
- 面向连接
面向连接，是指发送数据之前必须在两端建立连接。建立连接的方法是“三次握手”，这样能建立可靠的连接。建立连接，是为数据的可靠传输打下了基础。
- 仅支持单播传输
每条TCP传输连接只能有两个端点，只能进行点对点的数据传输，不支持多播和广播传输方式。
- 面向字节流
TCP不像UDP一样那样一个个报文独立地传输，而是在不保留报文边界的情况下以字节流方式进行传输。
- 可靠传输
对于可靠传输，判断丢包，误码靠的是TCP的段编号以及确认号。TCP为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。
- 提供拥塞控制
当网络出现拥塞的时候，TCP能够减小向网络注入数据的速率和数量，缓解拥塞
四、UDP
UDP协议全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。
它有以下几个特点：
\1. 面向无连接
首先 UDP 是不需要和 TCP一样在发送数据前进行三次握手建立连接的，想发数据就可以开始发送了。并且也只是数据报文的搬运工，不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。
具体来说就是：
- 在发送端，应用层将数据传递给传输层的 UDP 协议，UDP 只会给数据增加一个 UDP 头标识下是 UDP 协议，然后就传递给网络层了
- 在接收端，网络层将数据传递给传输层，UDP 只去除 IP 报文头就传递给应用层，不会任何拼接操作
\2. 有单播，多播，广播的功能
UDP 不止支持一对一的传输方式，同样支持一对多，多对多，多对一的方式，也就是说 UDP 提供了单播，多播，广播的功能。
\3. 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IP层。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。因此，应用程序必须选择合适大小的报文
\4. 不可靠性
首先不可靠性体现在无连接上，通信都不需要建立连接，想发就发，这样的情况肯定不可靠。
并且收到什么数据就传递什么数据，并且也不会备份数据，发送数据也不会关心对方是否已经正确接收到数据了。
再者网络环境时好时坏，但是 UDP 因为没有拥塞控制，一直会以恒定的速度发送数据。即使网络条件不好，也不会对发送速率进行调整。这样实现的弊端就是在网络条件不好的情况下可能会导致丢包，但是优点也很明显，在某些实时性要求高的场景（比如电话会议）就需要使用 UDP 而不是 TCP。
\5. 头部开销小，传输数据报文时是很高效的。
四、TCP和UDP的比较
*1. 对比*
2. 总结
- TCP向上层提供面向连接的可靠服务 ，UDP向上层提供无连接不可靠服务。
- 虽然 UDP 并没有 TCP 传输来的准确，但是也能在很多实时性要求高的地方有所作为
- 对数据准确性要求高，速度可以相对较慢的，可以选用TCP
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