Blog of DesainTCP、UDP 的概念及特点
TCP、UDP 都是传输层协议，他们同属于 TCP/IP 协议族。在网络中它们用于处理数据包。
在 OSI 模型中，他们属于传输层（IP 协议的上一层）
UDP（用户数据报协议）
UDP 是一种无连接的协议。
UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。
UDP 的特点包括：
- 面向无连接
UDP 不需要像 TCP 那样在发送数据前三次握手建立连接，随时可以发送数据。它只负责传输数据报文，并不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。
- 在发送端，应用层将数据传递给传输层的 UDP 协议，UDP 只会给数据增加一个 UDP 头，用来标识 UDP 协议，然后就传递给网络层了
- 在接收端，网络层将数据传递给传输层，UDP 只去除 IP 报文头就传递给应用层，不会任何拼接操作
- 支持单播、多播、广播
UDP 不止支持一对一的传输方式，同样支持一对多，多对多，多对一的方式，也就是说 UDP 提供了单播，多播，广播的功能。
- 面向报文
发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。因此，应用程序必须选择合适大小的报文。
- 不可靠性
UDP 的不可靠性首先体现在无连接上，它的通信不需要建立连接，随用随发。
它只会对收到的数据进行传递，不会对它进行备份，也不会关注接收方是否成功接收到了数据。
由于 UDP 没有拥塞控制，一直会以恒定的速度发送数据。即使网络条件不好，也不会对发送速率进行调整。所以可能导致网络不好的情况下会出现丢包。
也正是由于这种性质，使得 UDP 的实时效率远远高于 TCP，在一些实时性要求较高的场景下（直播、视频电话、在线游戏）就会去使用 UDP 进行通信。
- 头部开销小，能高效地传输数据报文
UDP 头部只包含了以下几个数据：
- 两个十六位的端口号，分别为源端口（可选字段）和目标端口
- 整个数据报文的长度
- 整个数据报文的检验和（IPv4 可选字段），该字段用于发现头部信息和数据中的错误
因此 UDP 的头部开销小，只有8字节，相比 TCP 的至少20字节要少得多，在传输数据报文时是很高效的。
UDP 不可靠的原因：
UDP 在传输数据之前不需要先建立连接，接收端的传输层在接收到 UDP 报文后，不需要确认，提供不可靠交付。
- 不保证消息交付：不确认，不重传，无超时
- 不保证交付顺序：不设置包序号，不重排，不会发生队首阻塞
- 不跟踪连接状态：不必建立连接或重启状态机
- 不进行拥塞控制：不内置客户端或网络反馈机制
TCP（传输控制协议）
TCP 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
TCP 的特点包括：
- 面向连接
TCP 在发送数据之前必须在两端建立连接。通过“三次握手”能够建立可靠的链接，为数据的可靠传输打下基础。
- 单播传输
TCP 仅支持单薄传输，每一次传输连接只能有两个端点，不支持多播和广播。
- 面向字节流
不同于 UDP 那样面向报文的传输，TCP 可以在不保留边界的条件下以字节流的方式进行传输。
- 可靠传输
TCP 判断丢包、误码靠的是 TCP 的段编号以及确认号。
TCP 为了保证报文传输的可靠性，会给每个包一个序号，这个序号也保证了接收端能够按序接收包。
接收端实体会对每一个成功收到的包发送一个相应的确认。
如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据（会被认定为丢失了）将会被重传。
- 拥塞控制
网络出现拥塞时，TCP 能减小向网络注入数据的速率和数量，缓解拥塞。
- 支持全双工通信
TCP 允许通信双方在任何时刻发送数据，因为TCP连接的两端都设有缓存，用来临时存放双向通信的数据。
TCP 可以立即发送一个数据端，也可以缓存一段时间后，一次发送更多数据段。
TCP 的重传机制：
由于 TCP 的下层网络（网络层），可能出现丢失、重复或失序的情况，TCP 协议提供可靠数据传输服务，为了保证数据传输的正确性，TCP 会重传已被认为丢失的包。
TCP使用两套独立的机制来完成重传，一是基于时间，二是基于确认信息。
TCP在发送一个数据之后，就开启一个定时器，若是在这个时间内没有收到发送数据的 ACK 确认报文，则对该报文进行重传，在达到一定次数还没有成功时放弃并发送一个复位信号。
TCP 和 UDP 的应用场景
TCP: 适用于效率要求较低，准确性要求相对高的场景。由于传输中需要对数据进行确认、重发、排序等操作，效率低于 UDP。
例如： 文件传输、邮件传输、远程登陆、Web 应用程序
UDP：适用于效率要求高，准确性要求低的场景。
例如：QQ聊天、在线直播、广播通信