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TCP和UDP是OSI模型中的传输层中的协议
TCP协议,传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
UDP则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输

一、TCP 与 UDP 使用场景与特点:

  • TCP使用场景
当对网络通讯质量有要求的时候,比如:整个数据要准确无误的传递给对方,
这往往用于一些要求可靠的应用,比如HTTP、HTTPS、FTP等传输; 文件的协议,POP、SMTP等邮件传输的协议
在日常生活中,常见使用TCP协议的应用如下
	浏览器,用的HTTP FlashFXP,用的FTP Outlook,用的POP、SMTP Putty传输...
  • UDP使用场景 当对网络通讯质量要求不高的时候,要求网络通讯速度能尽量的快,这时就可以使用UDP。
    比如,日常生活中,常见使用UDP协议的应用如下: QQ语音 QQ视频 TFTP ……
  • TCP的优点
    可靠,稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前,
    会有三次握手来建立连接,而且在数据传递时,有确认、窗口、重传、拥塞控制机制,
    在数据传完后,还会断开连接用来节约系统资源。
    首部开销20字节;UDP的首部开销小,只有8个字节
  • TCP的缺点 TCP的缺点: 慢,效率低,占用系统资源高,易被攻击
    TCP在传递数据之前,要先建连接,这会消耗时间,
    而且在数据传递时,确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间,
    而且要在每台设备上维护所有的传输连接,事实上,每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源
    而且,因为TCP有确认机制、三次握手机制,这些也导致TCP容易被人利用,实现DOS、DDOS、CC等攻击
  • UDP的优点
快,比TCP稍安全 UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制
UDP是一个无状态的传输协议,所以它在传递数据时非常快
  • UDP的缺点:
不可靠,不稳定 因为UDP没有TCP那些可靠的机制,
在数据传递时,如果网络质量不好,就会很容易丢包。

二、TCP与UDP区别:

TCP

UDP

1

TCP的传输是可靠传输

UDP的传输是不可靠传输

2

TCP是基于连接的协议,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接

UDP是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接把数据包发送出去

3

TCP是一种可靠的通信服务,负载相对而言比较大,TCP采用套按字(socket)或者端口 (port)来建立通信

UDP是一种不可靠的网络服务,负载比较小

4

TCP和UDP结构不同,TCP包括序号、确认信号、数据偏移、控制标志(通常说的URG、ACK、 PSH、 RST、SYN、 FIN)、窗口、校验和、紧急指针、选项等信息)

UDP包含长度和校验和信总

5

TCP提供超时重发,丢弃理专数招, 检验数据, 流量控制等功能,保证教据能从一端传到另一端

UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给1P层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地

6

TCP在发送数据包前在通信双方有一个三次握手机制,确保双方准备好,在传输数椐包期间,TCP会根据链路中数据流显的大小来调节传送的速率,传输时如果发现有丢包,会有严格的重传机制,故而传输速度很慢

UDP在传输数据报前不用在容户和服务器,之间建立一个连接,旦没有超时重发等机制,故而传输速度很快

7

TCP支持全双工和并发的TCP连接,提供确认、重传与拥寒控制

UDP适用于哪些系統对性能的要求高于数据完整性的要求,需要简短快捷的数据交换、需要多播和广播的应用环境

面向连接:TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤
可靠传输:1)TCP采用发送应答机制。2)超时重传。3)错误校验。4) 流量控制和阻塞管理
流式报文:TCP使用的是字节流,udp使用的是数据报传输层协议
区别:(udp)面向连接,有序传输,重发丢失包,舍弃重复包,无差错的数据传输。
缺点:没有边界(发俩个包,可能一个包接收)
1、TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);
UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接

2、TCP提供可靠的服务。
通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;
UDP尽最大努力交付,即不保证可靠交付

3、TCP面向字节流,实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;
UDP是面向报文的UDP没有拥塞控制,
因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低
(对实时应用很有用,如IP电话,实时视频会议等)

4、每一条TCP连接只能是点到点的;
UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;  UDP的首部开销小,只有8个字节
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道

三、TCP、UDP 编程步骤、编程示例

  • TCP编程的服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket(); 
2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选 
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind(); 
4、开启监听,用函数listen(); 
5、接收客户端上来的连接,用函数accept(); 
6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write(); 
7、关闭网络连接; 
8、关闭监听;
import socket
1. 建立套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
2为了防止服务器不能立马重新使用相应的端口 设置套接字地址重用选项 1设置 0取消
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
# 绑定端口
server_socket.bind(("", 8080))
# 将套接字变成被动套接字,监听服务器人数
server_socket.listen(128)
while True:
	# 从服务器去一客户
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print ("受到%s链接" % str(client_address))
    #客服使用分级交流
    data = client_socket.recv(4096)
    if data:
        print("消息%s" % data.decode())
        client_socket.send(data)
    else:
        print("断开链接")
client_socket.close()

在TCP服务器中listen的作用是什么?
使用socket创建的套接字默认的属性是主动的,使用listen可以将其变为被动,这样完成之后,下一步就可以接受connect请求了。
listen中的参数表示挂起的最大连接数量。

TCP编程的客户端一般步骤是:###

1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选 
  4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性; 
  5、连接服务器,用函数connect(); 
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、关闭网络连接;
import socket
# 创建一个套接字 网络地址协议族IPv4 流式报文
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2建立和远程服务器的连接  参数是 服务器的IP地址和端口构成的元组
tcp_socket.connect(('192.168.90.108', 8080))
# 3 进行交流(说听)
data = input("请输入你想说的:")
#发送数据  endode()
tcp_socket.send(data.encode())
# recv接收数据 参数就是本次接收数据的最大长度
recv_data = tcp_socket.recv(4096)
返回值就是 接收到的decode
print("接收到数据%s" % recv_data.decode())
# 4断开连接 释放套接字资源
tcp_socket.close()

在TCP客户端使用connect的作用是什么?
连接服务器,socket.connect(address) 参数address是元组格式(ip,port)

recv函数的参数表示什么含义?
recv()函数用来接收TCP连接的数据,参数表示本次接收的最大长度。

accept的返回值分别代表的什么?
client_socket, client_addr = tcp_socket.accept() 从等待的服务区,取出一个客户端连接,为他服务,返回值时一个元组。
返回值:为客户端服务的套接字–>客户端套接字,客户端地址

TCP注意点

重要注意点:
服务器需要绑定
客户端不需要绑定
服务器通过listen修改主动套接字为被动(设置等待区域)
客户端需要用connect去连接服务器
服务器收到客户端的连接请求成功会新建一个client_socket
accept返回建立新的套接字,标识新的客户端
关闭listen,意味着被动套接字关闭了,新的无法再连接
关闭accept,返回的套接字意味着客户端服务结束
客户端调用close,服务器端recv解阻塞,会接收0字节数据。因此服务器可以通过接收数据大小判断客户端是否下线

###TCP、UDP编程区别###

通常我们在说到网络编程时默认是指TCP编程,
即用前面提到的socket函数创建一个socket用于TCP通讯,函数参数我们通常填为SOCK_STREAM。
即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),这表示建立一个socket用于流式网络通讯

SOCK_STREAM这种的特点是面向连接的,
即每次收发数据之前必须通过connect建立连接,也是双向的,即任何一方都可以收发数据,
协议本身提供了一些保障机制保证它是可靠的、有序的,
即每个包按照发送的顺序到达接收方。 

而SOCK_DGRAM这种是User Datagram Protocol协议的网络通讯,它是无连接的,不可靠的,
因为通讯双方发送数据后不知道对方是否已经收到数据,是否正常收到数据。
任何一方建立一个socket以后就可以用sendto发送数据,也可以用recvfrom接收数据。
根本不关心对方是否存在,是否发送了数据。
它的特点是通讯速度比较快。大家都知道TCP是要经过三次握手的,而UDP没有。

UDP编程

  • UDP编程的服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket(); 
2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind(); 
4、循环接收数据,用函数recvfrom(); 
5、关闭网络连接;
  • UDP编程的客户端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket(); 
2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选 
4、设置对方的IP地址和端口等属性; 
5、发送数据,用函数sendto(); 
6、关闭网络连接;

UDP补充:

UDP不提供复杂的控制机制,利用IP提供面向无连接的通信服务。
并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻,立刻按照原样发送到网络上的一种机制。
即使是出现网络拥堵的情况下,UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为。
此外,传输途中如果出现了丢包,UDO也不负责重发。
甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。
如果需要这些细节控制,那么不得不交给由采用UDO的应用程序去处理。
换句话说,UDP将部分控制转移到应用程序去处理,自己却只提供作为传输层协议的最基本功能。
UDP有点类似于用户说什么听什么的机制,但是需要用户充分考虑好上层协议类型并制作相应的应用程序。

TCP补充:

TCP充分实现了数据传输时各种控制功能,可以进行丢包的重发控制,
还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在UDP中都没有。
此外,TCP作为一种面向有连接的协议,只有在确认通信对端存在时才会发送数据,
从而可以控制通信流量的浪费。
TCP通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。