udp和tcp的区别

ljw695

发布于 2025-02-03 08:36:18

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UDP 和 TCP 的区别

UDP（User Datagram Protocol）和 TCP（Transmission Control Protocol）是两种不同的传输层协议，它们在数据传输的可靠性、连接性、数据传输方式等方面有显著的区别。

1. 连接性

TCP：面向连接，通信前必须先建立连接。发送和接收数据前需要通过三次握手（three-way handshake）来建立连接。
UDP：无连接，不需要建立连接。发送数据时不进行握手，直接发送。

2. 可靠性

TCP：提供可靠的传输保证。TCP 通过确认（ACK）机制确保数据的可靠传输。如果数据丢失或损坏，TCP 会进行重传。
UDP：不保证可靠性。数据包可能丢失、重复或乱序，应用程序需要自行处理丢包和错误的情况。

3. 数据传输顺序

TCP：保证数据按发送顺序到达接收端。如果数据包乱序，TCP 会进行重排序。
UDP：不保证数据的顺序，数据可能以任意顺序到达接收端。

4. 流量控制和拥塞控制

TCP：有流量控制和拥塞控制机制，可以根据网络状况调整数据传输速度。
UDP：没有流量控制和拥塞控制机制，发送速度不受限制，可能导致网络拥堵。

5. 效率

TCP：由于需要建立连接、数据确认、重传等机制，TCP 的开销较大，效率相对较低。
UDP：由于没有连接建立、确认等机制，UDP 更加轻量高效，适用于需要快速传输且能容忍丢包的场景（例如视频流、DNS 查询等）。

6. 应用场景

TCP：适用于要求数据可靠性和顺序的应用，如文件传输、网页浏览（HTTP/HTTPS）、电子邮件（SMTP）等。
UDP：适用于不需要确保可靠性和顺序的应用，如实时视频、语音通话、在线游戏、DNS 查询等。

UDP 和 TCP 的 C/C++ 代码实现区别

1. TCP 服务器端和客户端

TCP 是面向连接的协议，因此需要先建立连接。以下是一个简单的 TCP 服务器和客户端的示例。

TCP 服务器端（Server）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addr_len = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};

    // 创建服务器 socket
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定地址和端口
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听端口
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接受客户端连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addr_len)) < 0) {
        perror("accept failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接收数据
    read(new_socket, buffer, 1024);
    printf("Received message: %s\n", buffer);

    // 发送响应
    send(new_socket, "Hello from server", strlen("Hello from server"), 0);
    printf("Response sent\n");

    close(new_socket);
    close(server_fd);
    return 0;
}

TCP 客户端（Client）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in server_address;
    char *message = "Hello from client";
    char buffer[1024] = {0};

    // 创建 socket
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    server_address.sin_family = AF_INET;
    server_address.sin_port = htons(PORT);

    // 转换 IPv4 地址
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_address.sin_addr) <= 0) {
        perror("Invalid address");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 连接服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address)) < 0) {
        perror("Connection failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 发送消息
    send(sock, message, strlen(message), 0);
    printf("Message sent\n");

    // 接收响应
    read(sock, buffer, 1024);
    printf("Received from server: %s\n", buffer);

    close(sock);
    return 0;
}

2. UDP 服务器端和客户端

UDP 是无连接的协议，因此不需要建立连接。以下是一个简单的 UDP 服务器和客户端的示例。

UDP 服务器端（Server）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define MAXLINE 1024

int main() {
    int sockfd;
    char buffer[MAXLINE];
    struct sockaddr_in server_address, client_address;
    socklen_t len;
    ssize_t n;

    // 创建 UDP socket
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&server_address, 0, sizeof(server_address));
    server_address.sin_family = AF_INET;
    server_address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_address.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定地址和端口
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    len = sizeof(client_address);
    n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, MAXLINE, MSG_WAITALL, (struct sockaddr *)&client_address, &len);
    buffer[n] = '\0';
    printf("Client message: %s\n", buffer);

    sendto(sockfd, "Hello from server", strlen("Hello from server"), MSG_CONFIRM, (const struct sockaddr *)&client_address, len);
    printf("Response sent\n");

    close(sockfd);
    return 0;
}

UDP 客户端（Client）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define MAXLINE 1024

int main() {
    int sockfd;
    char *message = "Hello from client";
    char buffer[MAXLINE];
    struct sockaddr_in server_address;

    // 创建 UDP socket
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&server_address, 0, sizeof(server_address));
    server_address.sin_family = AF_INET;
    server_address.sin_port = htons(PORT);

    // 转换 IPv4 地址
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_address.sin_addr) <= 0) {
        perror("Invalid address");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 发送消息
    sendto(sockfd, message, strlen(message), MSG_CONFIRM, (const struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address));
    printf("Message sent\n");

    // 接收响应
    ssize_t n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, MAXLINE, MSG_WAITALL, NULL, NULL);
    buffer[n] = '\0';
    printf("Received from server: %s\n", buffer);

    close(sockfd);
    return 0;
}

主要区别：

连接：
- TCP：需要调用 connect() 和 accept() 建立连接。
- UDP：不需要建立连接，直接使用 sendto() 和 recvfrom()。
数据传输：
- TCP：发送数据时会自动保证数据的顺序和可靠性。
- UDP：没有顺序和可靠性保证，发送的数据包直接传输。
接收数据：
- TCP：read() 或 recv() 接收的数据来自已连接的套接字。
- UDP：recvfrom() 接收的数据来自任何发送方，不需要建立连接。