UDP和TCP是傳輸層最重要的兩種協議，它們的區別從根本上決定了互聯網上各種應用的表現。

簡單來説：

  • TCP 像 打電話：需要接通、確認對方能聽到、有條理地對話、最後説再見。可靠，但步驟多。
  • UDP 像 發傳單：把傳單扔出去就行，不關心對方是否收到、是否按順序收到。快速，但不可靠。

下面通過一個詳細的表格和解釋來全面對比。

UDP 與 TCP 核心區別對比表

特性

TCP

UDP

連接方式

面向連接

無連接

可靠性

可靠傳輸

不可靠傳輸

數據順序

保證數據順序

不保證數據順序

傳輸模式

字節流

數據報文

速度與開銷

慢，開銷大

快，開銷小

擁塞控制

有複雜的擁塞控制機制

無擁塞控制

頭部大小

較大（20-60字節）

較小（8字節）

應用場景

需要高可靠性的應用

需要高效率、低延遲的應用

詳細解釋

1. 連接方式
  • TCP 是面向連接的。在數據傳輸之前，通信雙方必須通過 “三次握手” 建立一條穩定的連接通道。傳輸結束後，還會通過 “四次揮手” 來斷開連接。這就像打電話前要先撥通，説完“喂，聽得到嗎？”再開始正式通話。
  • UDP 是無連接的。發送數據前不需要建立連接，直接發送。這就像發短信或郵寄明信片，寫好地址內容就直接扔進郵筒，不管對方收沒收到。
2. 可靠性與傳輸控制

這是最核心的區別。

  • TCP 通過以下機制確保可靠傳輸：
  • 確認應答與重傳：接收方每收到一個數據包，都會返回一個“確認”信號。如果發送方一段時間內沒收到確認，就會重新發送該數據包。
  • 序列號與排序：每個數據包都有序列號，接收方會根據序列號重新排序，確保數據順序正確。
  • 流量控制：通過“滑動窗口”機制，防止發送方發送過快，導致接收方緩衝區溢出。
  • 擁塞控制：通過複雜的算法（如慢啓動、擁塞避免）來探測網絡狀況，防止因網絡擁堵導致數據包大量丟失。
  • UDP不提供任何可靠性保證：
  • 它只是簡單地把數據發送出去，不確認、不重傳、不排序、不控制流量。
  • 數據包可能會丟失、重複、或亂序到達。
3. 數據傳輸單位
  • TCP 是 字節流。它把數據看作一連串無結構的字節流，沒有明顯的邊界。應用程序需要自己處理數據的邊界（例如，通過特定的分隔符）。
  • UDP 是 數據報文。每個UDP數據包都是有明確長度的獨立單元。發送方發送多少次，接收方就會接收到多少次，保留了數據的邊界。
4. 頭部開銷
  • TCP 頭部至少20字節，包含序列號、確認號、窗口大小等眾多控制信息，因此開銷大。
  • UDP 頭部固定8字節，只包含源端口、目標端口、長度和校驗和，非常簡潔。

應用場景總結

根據不同的特性，它們被用於截然不同的場景：

使用 TCP 的典型應用（需要可靠性）
  • Web瀏覽：HTTP/HTTPS
  • 電子郵件：SMTP, POP3, IMAP
  • 文件傳輸：FTP
  • 遠程終端訪問：SSH
  • 數據庫訪問

核心思想：這些應用要求數據完整無誤地到達，速度慢一點可以接受。

使用 UDP 的典型應用（需要速度和效率）
  • 視頻流媒體、語音通話：如Zoom, Skype
  • 原因：丟失少量數據包只會導致畫面/聲音短暫模糊或卡頓，但如果等待重傳，會導致嚴重延遲和卡頓，體驗更差。
  • 在線遊戲
  • 原因：極低的延遲至關重要，玩家位置信息需要實時更新，舊的數據包（即使重傳成功）也毫無意義。
  • 域名系統：DNS查詢
  • 原因：請求和響應都非常小，一次來回即可完成。建立TCP連接的開銷反而更大。
  • 實時通信系統：如TFTP、某些IoT協議
  • 廣播和多播：如DHCP

核心思想：這些應用追求低延遲和實時性，可以容忍少量的數據丟失。

總結

協議

優點

缺點

TCP

可靠、穩定、數據順序有保障

速度慢、延遲高、開銷大、易受擁塞影響

UDP

速度快、延遲低、開銷小、效率高

不可靠、數據可能丟失或亂序

選擇TCP還是UDP，取決於應用程序的首要需求：是 “數據必須100%正確” ，還是 “速度高於一切” 。