TCP和UDP的数据传输+区别

一、数据传输过程

1.1 TCP字节流服务图

1.2 UDP数据报服务图

二、tcp与udp的区别

1.连接方式

2.可靠性

3.传输效率

4.有序性

5.流量控制和拥塞控制

6.应用场景

7.首部长度

三、tcp与udp能不能使用同一个端口号？

四、同一个协议，TCP 和 TCP 能不能使用同一个端口号？

一、数据传输过程

1.1 TCP字节流服务图

发送端

应用层：应用层通过多次调用 `send()` 函数分别发送 “abcdef”、“12345”、“test” 这些数据。`send()` 函数用于将应用层数据传递给传输层。

传输层：TCP 协议将这些数据暂存于 TCP 发送缓冲区。TCP 为了提高传输效率，会根据自身机制（如窗口大小、拥塞控制等）对发送缓冲区中的数据进行组合和封装。如图中所示，可能会把 “abcdef” 和 “123” 组合在一起封装成一个 TCP 报文段，“45test” 单独封装成一个 TCP 报文段。这种组合并非严格按应用层发送顺序和边界，而是根据 TCP 自身策略。

接收端

传输层：接收端的 TCP 协议从网络中接收 TCP 报文段，先存储在 TCP 接收缓冲区。

应用层：应用层通过 `recv()` 函数从 TCP 接收缓冲区读取数据。由于 TCP 发送时可能对数据进行了组合封装，接收端应用层调用 `recv()` 读取数据时，不一定能按发送端应用层的原始边界和顺序获取数据，可能会一次性读取多个发送端组合封装的数据，也可能分多次读取。

总体而言，该图展示了 TCP 字节流服务中，数据在发送端和接收端的处理过程，突出 TCP 并不保证应用层数据的边界，而是以字节流形式进行传输和处理。

呈现了 TCP 协议的数据传输流程。发送端应用层多次调用 send() 函数发送数据，数据先存于 TCP 发送缓冲区，传输层根据自身机制（如窗口、拥塞控制）将缓冲区数据封装成 TCP 报文段发送；接收端传输层接收 TCP 报文段存于 TCP 接收缓冲区，应用层通过 recv() 函数读取数据。

1.2 UDP数据报服务图

发送端

应用层：通过 `sendto()` 函数来发起数据发送操作。`sendto()` 是 UDP 编程中用于发送数据报的函数，它可以指定目标地址（IP 地址和端口号）以及要发送的数据内容。在应用层，可能会有多个不同的操作或请求需要通过 UDP 发送数据，所以会多次调用 `sendto()` 函数。

传输层：将应用层传递过来的数据封装成 UDP 数据报。UDP 数据报由 UDP 报头和数据部分组成，报头包含源端口号、目的端口号、长度和校验和等信息，完成封装后的数据报会被发送到网络中。

接收端

传输层：从网络中接收 UDP 数据报，检查数据报的目的端口号等信息，将符合条件的数据报传递给应用层。

应用层：使用 `recvfrom()` 函数接收从传输层传来的 UDP 数据报。`recvfrom()` 函数不仅能接收数据，还能获取发送方的地址信息（源 IP 地址和端口号）。同样，在应用层可能会多次调用 `recvfrom()` 函数来处理不同时刻接收到的数据报。

展示了 UDP 协议数据传输过程。发送端应用层通过 sendto() 函数将数据传递给传输层，传输层封装成 UDP 数据报进行发送；接收端传输层接收 UDP 数据报，应用层通过recvfrom() 函数接收数据。体现了 UDP 无连接、简单的传输特点，发送方直接发送，接收方直接接收，不涉及复杂连接建立与管理。

二、tcp与udp的区别

1.连接方式

TCP：面向连接的协议，在数据传输之前，需要先建立连接，通过三次握手来确保连接的可靠性，数据传输完成后，需要释放连接。

UDP：无连接的协议，发送数据时不需要先建立连接，也不需要在数据传输完成后释放连接，简单地将数据报发送出去即可。

2.可靠性

TCP：提供可靠的传输服务。它通过序列号、确认应答、重传机制等保证数据的有序性和完整性，能够自动纠正传输过程中出现的错误。

UDP：不保证数据传输的可靠性。它只是尽最大努力将数据报发送到目的地，不进行错误检查和重传，可能会出现数据丢失、重复或乱序的情况。

3.传输效率

TCP：由于需要建立连接、进行可靠性检查和流量控制等，会引入一定的开销，传输效率相对较低。

UDP：没有连接建立和复杂的控制机制，头部开销小，传输效率高，适合对实时性要求高、允许一定数据丢失的应用。

4.有序性

TCP：能保证数据按照发送的顺序到达接收端，对数据进行排序和重组，确保应用层接收到的是有序的数据。

UDP：不保证数据的有序性，数据报可能会以不同的顺序到达接收端，应用层需要自己处理数据的顺序问题。

5.流量控制和拥塞控制

TCP：具有完善的流量控制和拥塞控制机制。通过滑动窗口协议进行流量控制，根据网络拥塞情况调整发送速率，避免网络拥塞。

UDP：没有内置的流量控制和拥塞控制机制，需要应用层自行实现相关功能，如果网络出现拥塞，可能导致数据丢失加剧。

6.应用场景

TCP：适用于对数据准确性和完整性要求高的场景，如文件传输、电子邮件、远程登录、网页浏览等。

UDP：适用于对实时性要求高、能容忍一定数据丢失的场景，如视频直播、音频通话、在线游戏、DNS查询等。

7.首部长度

TCP：首部长度一般为20字节，当有选项时，首部长度会增加。

UDP：首部长度固定为8字节，包括源端口、目的端口、长度和校验和字段。

三、tcp与udp能不能使用同一个端口号？

TCP和UDP可以使用相同的端口号，因为它们是独立的传输协议，每种协议有自己的端口空间。在通信过程中，端口号用于标识应用程序或服务，以便正确地将数据包传递到目标应用程序。因此，同一个端口号可以同时被TCP和UDP协议使用，只要它们不在同一个主机上相互冲突即可。这种情况在网络编程或应用程序开发中是很常见的。