TCP和UDP比较

以下是 TCP（传输控制协议） 和 UDP（用户数据报协议） 的详细对比，涵盖核心特性、应用场景及技术差异：

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1. 核心特性对比

特性	TCP	UDP
连接方式	面向连接（需三次握手建立连接）	无连接（直接发送数据包）
可靠性	高可靠性（确认应答、重传机制）	不可靠（不保证数据到达或顺序）
数据顺序	保证数据按序到达	不保证顺序
流量控制	通过滑动窗口机制实现	无流量控制
拥塞控制	动态调整发送速率（如慢启动算法）	无拥塞控制
头部大小	较大（20字节固定 + 可选字段）	较小（8字节固定）
传输效率	低（需建立连接、确认等额外开销）	高（直接发送，无额外控制）
适用场景	对可靠性要求高的场景	对实时性要求高的场景

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2. 技术机制差异

（1）连接管理

• TCP：

  • 通过 三次握手 建立连接（SYN → SYN-ACK → ACK）。

  • 通过 四次挥手 断开连接（FIN → ACK → FIN → ACK）。

• UDP：

  • 无连接建立和断开过程，直接发送数据包。

（2）数据可靠性

• TCP：

  • 使用 序列号（Sequence Number） 和 确认号（Acknowledgment Number） 跟踪数据包。

  • 未收到确认时触发 超时重传。

• UDP：

  • 无确认机制，数据丢失不重传。

（3）传输模式

• TCP：

  • 面向字节流（数据被视为连续流，无固定边界）。

  • 接收端需重组数据流。

• UDP：

  • 面向数据报（每个数据包独立，有明确边界）。

  • 接收端按包处理，无需重组。

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3. 典型应用场景

协议	应用场景
TCP	- 网页浏览（HTTP/HTTPS） - 文件传输（FTP） - 电子邮件（SMTP/POP3/IMAP） - 数据库连接（MySQL）
UDP	- 实时音视频（Zoom、VoIP） - 在线游戏（低延迟需求） - DNS查询（快速响应） - 直播流媒体（如RTP）

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4. 关键选择依据

• 选择TCP的条件：

  • 数据完整性至关重要（如文件传输、金融交易）。

  • 需要动态调整传输速率（如网络拥塞时）。

• 选择UDP的条件：

  • 实时性优先（如视频通话、在线游戏）。

  • 容忍少量数据丢失（如传感器数据上报）。

  • 需要广播或多播（如IPTV）。

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5. 总结

• TCP 是可靠、有序的“电话通话式”协议，适合需要高可靠性的场景。

• UDP 是快速、轻量的“明信片式”协议，适合实时性和效率优先的场景。

• 实际应用中，两者常结合使用（例如：QUIC协议基于UDP实现类似TCP的可靠性）。