【程序猿面试题——计算机基础知识和编程】TCP和UDP的差异是什么？

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前言

TCP（Transmission Control Protocol） 和 UDP（User Datagram Protocol） 都是传输层协议，但它们有很多显著的差异。以下是它们的主要区别：

1. 连接方式

• TCP：是一个 面向连接的协议。在传输数据之前，TCP需要建立连接（三次握手）。连接建立后，数据传输才开始，且在数据传输完成后，连接需要断开（四次挥手）。
• UDP：是一个 无连接 的协议。UDP不需要建立连接，数据包可以直接发送到目标地址，不需要等待确认，因此它的传输速度较快。

2. 可靠性

• TCP：提供可靠的数据传输。它通过序列号、确认应答（ACK）、重传机制等保证数据能够正确、按顺序到达接收端。如果数据丢失或损坏，TCP会自动重传数据。
• UDP：不保证可靠性。数据包可能丢失、重复或乱序到达接收方。UDP本身没有重传机制，也没有流量控制和拥塞控制。

3. 传输速度

• TCP：由于需要连接的建立、维护和关闭，以及保证可靠性的各种机制（如重传、顺序控制等），TCP的传输速度较慢。
• UDP：由于没有连接的建立、无需确认和重传等机制，UDP的传输速度较快，适用于要求高实时性、低延迟的应用。

4. 流量控制和拥塞控制

• TCP：支持 流量控制 和 拥塞控制。它通过滑动窗口机制来控制数据的流量，确保不会过载接收端，并且在网络出现拥塞时会动态调整数据的传输速率。
• UDP：不提供流量控制和拥塞控制。数据包会以固定的速率发送，无法避免网络拥塞导致的丢包问题。

5. 数据包结构

• TCP：数据传输的每个单元是 字节流，没有明确的消息边界。数据的边界由应用程序来定义和管理。
• UDP：数据传输的每个单元是 数据报文（Datagram），每个UDP数据包是一个独立的实体，带有明确的边界。

6. 头部开销

• TCP：TCP头部相对较大，通常为20字节或更多，包含了序列号、确认号、窗口大小、校验和等控制信息。
• UDP：UDP头部较小，通常只有8字节，包含源端口号、目标端口号、长度、校验和等信息。

7. 应用场景

• TCP：适用于需要 可靠性 的应用，比如网页浏览（HTTP/HTTPS）、文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、数据库查询等。
• UDP：适用于 实时性要求高，但对可靠性要求较低的应用，比如视频会议、实时游戏、语音通话（VoIP）、流媒体（如音视频直播）等。

8. 顺序保证

• TCP：保证数据按发送顺序到达接收端。如果接收到的数据包乱序，TCP会重新排序，确保数据按顺序交给应用层。
• UDP：不保证数据的顺序。接收到的数据包可能是乱序的，接收端需要自己处理数据的顺序问题（如果有需要）。

9. 使用的端口号

• TCP 和 UDP 都使用 端口号来标识应用层进程，但由于TCP和UDP是不同的协议，它们使用的端口号是独立的。两个应用可以同时使用相同的端口号，但它们分别依赖于不同的协议（TCP 或 UDP）。

总结表格

总结

• TCP 提供可靠、面向连接的传输，适合需要保证数据完整性、顺序和可靠性的应用。
• UDP 提供快速、无连接的传输，适合实时性要求高且可以容忍数据丢失的应用。

第四届能源利用与自动化国际学术会议（ICEUA 2025）

• 2025 4th International Conference on Energy Utilization and
  Automation (ICEUA 2025)
• 大会官网：www.iceua.org
• 会议时间：2025年1月17-19日
• 会议地点：中国-北京
• 接受/拒稿通知：投稿后1周内
• 提交检索：EI Compendex、Scopus