TCP和UDP的区别和优缺点及应用场景

一、区别

TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的
TCP提供可靠的服务。也就是说，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。Tcp通过校验和，重传控制，序号标识，滑动窗口、确认应答实现可靠传输。如丢包时的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。
- TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包
- TCP 保证数据顺序，UDP 不保证
UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。
- TCP数据传输慢，UDP数据传送快
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。
TCP对系统资源要求较多，UDP对系统资源要求较少。
TCP 是面向字节流的，UDP 是基于数据报的。

二、头部

TCP 20字节图片

状态位。SYN 是发起一个链接，ACK 是回复，RST 是重新连接，FIN 是结束连接。因为 TCP 是面向连接的，因此需要双方维护连接的状态，这些状态位的包会引起双方的状态变更
窗口大小，TCP 要做流量控制，需要通信双方各声明一个窗口，标识自己当前的处理能力。

UDP头部 8字节

三、网络编程

1. TCP

TCP编程的服务器端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；   SOCKET SocketListen =socket(AF_INET,SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
　　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(); SOCKET_ERROR = bind(SocketListen,(const sockaddr*)&addr,sizeof(addr))
　　4、开启监听，用函数listen()；   SOCKET_ERROR == listen(SocketListen,2)
　　5、接收客户端上来的连接，用函数accept()； SOCKET SocketWaiter = accept(SocketListen, _Out_    struct sockaddr *addr _Inout_  int *addrlen);

　　6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();
　　7、关闭网络连接； closesocket(SocketListen);closesocket(SocketWaiter);
　　8、关闭监听；

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；

int send(
  _In_  SOCKET s,         //向哪个socket发送，accept返回的socket。
  _In_  const char *buf,
  _In_  int len,
  _In_  int flags
);                         

send(SocketClient,(const char *)&fh,sizeof(fh),0);
recv(SocketClient,szbuf,sizeof(szbuf),0);

2. UDP

与之对应的UDP编程步骤要简单许多，分别如下：
　　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；

int recvfrom(
  _In_         SOCKET s,       //绑定的socket
  _Out_        char *buf,
  _In_         int len,
  _In_         int flags,
  _Out_        struct sockaddr *from,  //用来接收对方的
  _Inout_opt_  int *fromlen
);
int nres=recvfrom(pThis->m_socketListen,szBuf,sizeof(szBuf),0,(sockaddr*)&addrClient,&nSize);//0处标志位
sendto(m_socketListen,szBuffer,nSize,0,(const sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr_in))

注意区分recvfrom函数，由于是UDP非连接的所以在接受数据是要接受对方的ip等信息用于稍后发送信息，而TCP使用已连接的套接字维护连接信息。

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，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。

两者都是是OSI模型中传输层的协议

四、应用场景

UDP 的主要应用场景

需要资源少，网络情况稳定的内网，或者对于丢包不敏感的应用，比如 DHCP 就是基于 UDP 协议的。
不需要一对一沟通，建立连接，而是可以广播的应用。因为它不面向连接，所以可以做到一对多，承担广播或者多播的协议。
需要处理速度快，可以容忍丢包，但是即使网络拥塞，也毫不退缩，一往无前的时候

基于 UDP 的几个例子

直播。直播对实时性的要求比较高，宁可丢包，也不要卡顿的，所以很多直播应用都基于 UDP 实现了自己的视频传输协议
实时游戏。游戏的特点也是实时性比较高，在这种情况下，采用自定义的可靠的 UDP 协议，自定义重传策略，能够把产生的延迟降到最低，减少网络问题对游戏造成的影响
物联网。一方面，物联网领域中断资源少，很可能知识个很小的嵌入式系统，而维护 TCP 协议的代价太大了；另一方面，物联网对实时性的要求也特别高。比如 Google 旗下的 Nest 简历 Thread Group，推出了物联网通信协议 Thread，就是基于 UDP 协议的
许多应用只支持UDP，如：多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。
视频聊天

TCP 的主要应用场景

适用于对数据传输可靠性要求比较高的场景，例如文本传输。
互联网和企业网上客户端应用，数据传输性能让位于数据传输的完整性，可控制性和可靠性。
发消息的场景以及文件传输，要确保发送的消息不丢失

总结：

很明显，当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时，TCP协议是当然的选择。当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择，如：DNS交换。把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时，UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下，但是我们相信在不远的将来，TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。

五、对应的协议

`TCP`对应的协议

FTP：定义了文件传输协议，使用21端口。
Telnet：一种用于远程登陆的端口，使用23端口，用户可以以自己的身份远程连接到计算机上，可提供基于DOS模式下的通信服务。
SMTP：邮件传送协议，用于发送邮件。服务器开放的是25号端口。
POP3：它是和SMTP对应，POP3用于接收邮件。POP3协议所用的是110端口。
HTTP：是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

`UDP`对应的协议

DNS：用于域名解析服务，将域名地址转换为IP地址。DNS用的是53号端口。
SNMP：简单网络管理协议，使用161号端口，是用来管理网络设备的。由于网络设备很多，无连接的服务就体现出其优势。
TFTP(Trival File Transfer Protocal)，简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。