引言
網絡協定是每個前端工程師都必須要掌握的知識，TCP/IP 中有兩個具有代表性的傳輸層協定，分别是 TCP 和 UDP，本文将介紹下這兩者以及它們之間的差別。
一、TCP/IP網絡模型
計算機與網絡裝置要互相通信，雙方就必須基于相同的方法。比如，如何探測到通信目标、由哪一邊先發起通信、使用哪種語言進行通信、怎樣結束通信等規則都需要事先确定。不同的硬體、作業系統之間的通信，所有的這一切都需要一種規則。而我們就把這種規則稱為協定（protocol）。
TCP/IP 是網際網路相關的各類協定族的總稱，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都屬于 TCP/IP 族内的協定。
TCP/IP模型是網際網路的基礎，它是一系列網絡協定的總稱。這些協定可以劃分為四層，分别為鍊路層、網絡層、傳輸層和應用層。
- 鍊路層：負責封裝和解封裝IP封包，發送和接受ARP/RARP封包等。
- 網絡層：負責路由以及把分組封包發送給目标網絡或主機。
- 傳輸層：負責對封包進行分組和重組，并以TCP或UDP協定格式封裝封包。
- 應用層：負責向使用者提供應用程式，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。
在網絡體系結構中網絡通信的建立必須是在通信雙方的對等層進行，不能交錯。 在整個資料傳輸過程中，資料在發送端時經過各層時都要附加上相應層的協定頭和協定尾（僅資料鍊路層需要封裝協定尾）部分，也就是要對資料進行協定封裝，以辨別對應層所用的通信協定。接下去介紹TCP/IP 中有兩個具有代表性的傳輸層協定----TCP 和 UDP。
二、UDP
UDP協定全稱是使用者資料報協定，在網絡中它與TCP協定一樣用于處理資料包，是一種無連接配接的協定。在OSI模型中，在第四層——傳輸層，處于IP協定的上一層。UDP有不提供資料包分組、組裝和不能對資料包進行排序的缺點，也就是說，當封包發送之後，是無法得知其是否安全完整到達的。
它有以下幾個特點：
1. 面向無連接配接
首先 UDP 是不需要和 TCP一樣在發送資料前進行三次握手建立連接配接的，想發資料就可以開始發送了。并且也隻是資料封包的搬運工，不會對資料封包進行任何拆分和拼接操作。
具體來說就是：
- 在發送端，應用層将資料傳遞給傳輸層的 UDP 協定，UDP 隻會給資料增加一個 UDP 頭辨別下是 UDP 協定，然後就傳遞給網絡層了
- 在接收端，網絡層将資料傳遞給傳輸層，UDP 隻去除 IP 封包頭就傳遞給應用層，不會任何拼接操作
2. 有單點傳播，多點傳播，廣播的功能
UDP 不止支援一對一的傳輸方式，同樣支援一對多，多對多，多對一的方式，也就是說 UDP 提供了單點傳播，多點傳播，廣播的功能。
3. UDP是面向封包的
發送方的UDP對應用程式交下來的封包，在添加首部後就向下傳遞IP層。UDP對應用層交下來的封包，既不合并，也不拆分，而是保留這些封包的邊界。是以，應用程式必須選擇合适大小的封包
4. 不可靠性
首先不可靠性展現在無連接配接上，通信都不需要建立連接配接，想發就發，這樣的情況肯定不可靠。
并且收到什麼資料就傳遞什麼資料，并且也不會備份資料，發送資料也不會關心對方是否已經正确接收到資料了。
再者網絡環境時好時壞，但是 UDP 因為沒有擁塞控制，一直會以恒定的速度發送資料。即使網絡條件不好，也不會對發送速率進行調整。這樣實作的弊端就是在網絡條件不好的情況下可能會導緻丢包，但是優點也很明顯，在某些實時性要求高的場景（比如電話會議）就需要使用 UDP 而不是 TCP。
從上面的動态圖可以得知，UDP隻會把想發的資料封包一股腦的丢給對方，并不在意資料有無安全完整到達。
5. 頭部開銷小，傳輸資料封包時是很高效的。
UDP 頭部包含了以下幾個資料：
- 兩個十六位的端口号，分别為源端口（可選字段）和目标端口
- 整個資料封包的長度
- 整個資料封包的檢驗和（IPv4 可選 字段），該字段用于發現頭部資訊和資料中的錯誤
是以 UDP 的頭部開銷小，隻有八位元組，相比 TCP 的至少二十位元組要少得多，在傳輸資料封包時是很高效的
三、TCP
當一台計算機想要與另一台計算機通訊時，兩台計算機之間的通信需要暢通且可靠，這樣才能保證正确收發資料。例如，當你想檢視網頁或檢視電子郵件時，希望完整且按順序檢視網頁，而不丢失任何内容。當你下載下傳檔案時，希望獲得的是完整的檔案，而不僅僅是檔案的一部分，因為如果資料丢失或亂序，都不是你希望得到的結果，于是就用到了TCP。
TCP協定全稱是傳輸控制協定是一種面向連接配接的、可靠的、基于位元組流的傳輸層通信協定，由 IETF 的RFC 793定義。TCP 是面向連接配接的、可靠的流協定。流就是指不間斷的資料結構，你可以把它想象成排水管中的水流。
1. TCP連接配接過程
如下圖所示，可以看到建立一個TCP連接配接的過程為（三次握手的過程）:
第一次握手
用戶端向服務端發送連接配接請求封包段。該封包段中包含自身的資料通訊初始序号。請求發送後，用戶端便進入 SYN-SENT 狀态。
第二次握手
服務端收到連接配接請求封包段後，如果同意連接配接，則會發送一個應答，該應答中也會包含自身的資料通訊初始序号，發送完成後便進入 SYN-RECEIVED 狀态。
第三次握手
當用戶端收到連接配接同意的應答後，還要向服務端發送一個确認封包。用戶端發完這個封包段後便進入 ESTABLISHED 狀态，服務端收到這個應答後也進入 ESTABLISHED 狀态，此時連接配接建立成功。
這裡可能大家會有個疑惑：為什麼 TCP 建立連接配接需要三次握手，而不是兩次？這是因為這是為了防止出現失效的連接配接請求封包段被服務端接收的情況，進而産生錯誤。
2. TCP斷開連結
TCP 是全雙工的，在斷開連接配接時兩端都需要發送 FIN 和 ACK。
若用戶端 A 認為資料發送完成，則它需要向服務端 B 發送連接配接釋放請求。
B 收到連接配接釋放請求後，會告訴應用層要釋放 TCP 連結。然後會發送 ACK 包，并進入 CLOSE_WAIT 狀态，此時表明 A 到 B 的連接配接已經釋放，不再接收 A 發的資料了。但是因為 TCP 連接配接是雙向的，是以 B 仍舊可以發送資料給 A。
B 如果此時還有沒發完的資料會繼續發送，完畢後會向 A 發送連接配接釋放請求，然後 B 便進入 LAST-ACK 狀态。
第四次握手
A 收到釋放請求後，向 B 發送确認應答，此時 A 進入 TIME-WAIT 狀态。該狀态會持續 2MSL（最大段生存期，指封包段在網絡中生存的時間，逾時會被抛棄） 時間，若該時間段内沒有 B 的重發請求的話，就進入 CLOSED 狀态。當 B 收到确認應答後，也便進入 CLOSED 狀态。
3. TCP協定的特點
面向連接配接
面向連接配接，是指發送資料之前必須在兩端建立連接配接。建立連接配接的方法是“三次握手”，這樣能建立可靠的連接配接。建立連接配接，是為資料的可靠傳輸打下了基礎。
僅支援單點傳播傳輸
每條TCP傳輸連接配接隻能有兩個端點，隻能進行點對點的資料傳輸，不支援多點傳播和廣播傳輸方式。
面向位元組流
TCP不像UDP一樣那樣一個個封包獨立地傳輸，而是在不保留封包邊界的情況下以位元組流方式進行傳輸。
可靠傳輸
對于可靠傳輸，判斷丢包，誤碼靠的是TCP的段編号以及确認号。TCP為了保證封包傳輸的可靠，就給每個包一個序号，同時序号也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然後接收端實體對已成功收到的位元組發回一個相應的确認(ACK)；如果發送端實體在合理的往返時延(RTT)内未收到确認，那麼對應的資料（假設丢失了）将會被重傳。
提供擁塞控制
當網絡出現擁塞的時候，TCP能夠減小向網絡注入資料的速率和數量，緩解擁塞
TCP提供全雙工通信
TCP允許通信雙方的應用程式在任何時候都能發送資料，因為TCP連接配接的兩端都設有緩存，用來臨時存放雙向通信的資料。當然，TCP可以立即發送一個資料段，也可以緩存一段時間以便一次發送更多的資料段（最大的資料段大小取決于MSS）
四、TCP和UDP的比較
1. 對比
| UDP | TCP | |
| 是否連接配接 | 無連接配接 | |
| 是否可靠 | 不可靠傳輸，不使用流量控制和擁塞控制 | 可靠傳輸，使用流量控制和擁塞控制 |
| 連接配接對象個數 | 支援一對一，一對多，多對一和多對多互動通信 | 隻能是一對一通信 |
| 傳輸方式 | 面向封包 | |
| 首部開銷 | 首部開銷小，僅8位元組 | 首部最小20位元組，最大60位元組 |
| 适用場景 | 适用于實時應用（IP電話、視訊會議、直播等） |
- TCP向上層提供面向連接配接的可靠服務 ，UDP向上層提供無連接配接不可靠服務。
- 雖然 UDP 并沒有 TCP 傳輸來的準确，但是也能在很多實時性要求高的地方有所作為
- 對資料準确性要求高，速度可以相對較慢的，可以選用TCP