TCP和UDP之間有什麼區別？你什麼時候使用？

TCP和UDP之間有什麼區別？你什麼時候使用？

TCP（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議）都是用於通過Internet發送數據的傳輸層協議，但它們的操作和用例有顯著差異。

差異：

1. 面向連接與無連接：

   • TCP面向連接。它在數據傳輸開始之前建立了發送者和接收器之間的連接，從而確保可靠的數據流。該連接必須維護，直到通信會話結束為止。
   • UDP是無連接的。它在沒有建立連接的情況下發送數據包（數據報），這意味著沒有保證數據包的交付或訂單。

2. 可靠性：

   • TCP通過機制確保可靠的數據傳輸，例如對收到的數據包的確認，丟失數據包的重新傳輸以及序列控制以維護數據順序。
   • UDP不提供任何可靠性機制。數據包可能會丟失，重複或失效。

3. 速度和開銷：

   • TCP由於其可靠性功能而具有較高的開銷，這可能會導致傳輸速度較慢。
   • UDP的開銷較低，並且可以更快，因為它不包括TCP的可靠性機制。

4. 流量控制和擁塞控制：

   • TCP包括流量控制和擁塞控制，以管理數據傳輸速率並防止網絡擁塞。
   • UDP沒有內置的流量或擁堵控制，如果在應用程序級別不管理的話，這可能會導致網絡擁堵。

何時使用每個：

• 使用TCP進行需要高可靠性和數據完整性的應用程序，例如：

  • 文件傳輸（例如，FTP）
  • 電子郵件（例如，SMTP）
  • Web瀏覽（例如，http/https）

• 將UDP用於速度比可靠性更為關鍵的應用程序，例如：

  • 流媒體（例如，視頻和音頻）
  • 在線遊戲
  • DNS查詢

哪種協議TCP或UDP更適合需要高可靠性的應用程序，為什麼？

TCP更適合需要高可靠性的申請。原因是：

1. 保證交付： TCP確保目的地收到所有發送的數據。如果在傳輸過程中丟失了數據包，則TCP將重新將其重新發送到成功交付。
2. 交付順序： TCP維護數據包的順序。如果數據包不訂購，TCP將在將它們傳遞到應用程序之前對其進行重新排序，以確保數據流相干。
3. 錯誤檢查： TCP包括檢測損壞數據的錯誤檢查機制。如果檢測到損壞，則將重新傳輸數據。
4. 流控制： TCP使用流控制來防止發件人壓倒接收器，以確保以接收器可以處理的速率傳輸數據。
5. 擁堵控制： TCP還實施擁塞控制以管理網絡流量並防止網絡擁塞，這可以通過確保穩定的數據傳輸來進一步提高可靠性。

這些功能使TCP成為數據完整性和可靠性至關重要的應用程序的首選選擇，例如文件傳輸，電子郵件和Web瀏覽。

在哪些方案中，將UDP優於TCP進行數據傳輸？

在以下情況下，UDP優於TCP：

1. 實時應用程序：視頻流，VoIP（IP語音）和在線遊戲等應用程序需要實時數據傳輸。在這些情況下，UDP的較低延遲和更快的傳輸速度是有益的，即使丟失了一些數據包。
2. 多播和廣播： UDP支持多播和廣播傳輸，這對於同時向多個收件人發送數據很有用。這通常用於流媒體向多個客戶端使用。
3. 簡單的請求響應：對於簡單，低延遲的請求響應方案，例如DNS查找，UDP是首選的，因為它可以比TCP更有效地處理這些交互。
4. 容忍損失的應用程序：某些應用程序可以處理偶爾的數據丟失而不會產生重大影響。例如，在在線遊戲中，丟失的數據包可能會導緻小故障，但是遊戲可以繼續而不會中斷。
5. 低價開銷：當建立和維護TCP連接的開銷是不可取的時，UDP的無連接性質是有利的。這對於需要快速發送少量數據的應用程序尤其重要。

TCP和UDP之間的選擇如何影響實時應用程序的性能？

TCP和UDP之間的選擇顯著影響實時應用程序的性能：

1. 潛伏期：

   • UDP通常比TCP提供較低的延遲，因為它沒有建立連接或實施可靠性機制。這使UDP更適合低潛伏期至關重要的實時應用程序，例如視頻會議和在線遊戲。
   • TCP由於其連接設置，確認和重傳過程而引入了額外的延遲，這可能不利於實時應用程序。

2. 數據包丟失：

   • 在實時應用程序中， UDP可以更優雅地處理數據包損耗。例如，在視頻流中，丟失的數據包可能會導致短暫的故障，但是流可以繼續而不會中斷。
   • TCP試圖重新傳輸丟失的數據包，這可能會導致延遲並破壞應用程序的實時性質。

3. 抖動：

   • UDP可以體驗抖動（數據包到達時間的可變性），但是可以通過緩衝等技術在應用程序級別進行管理。
   • TCP的可靠性機制可以引起由於重傳和流控製而引起的額外抖動，這對於實時應用可能是有問題的。

4. 帶寬用法：

   • UDP由於其較低的開銷而使用的帶寬較少，這對需要快速傳輸大量數據的實時應用程序有益。
   • TCP的開銷，包括標題和確認數據包，可以消耗更多的帶寬，可能會限制可以在實時場景中傳輸的數據量。

總而言之，對於實時應用程序，UDP通常是由於其延遲較低，處理數據包丟失的能力和較低的帶寬使用情況而被首選的。但是，應用程序的具體要求應指導TCP和UDP之間的選擇，因為如果數據完整性至關重要，則某些實時應用程序仍可能會從TCP的可靠性功能中受益。

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