俗人俗语谈技术之TCP和UDP

已授权发表于《电脑商情报·家用电脑》。

还记得我们上次讲的TCP/IP协议吗？除了第二层的IP协议外，相信大家最“喜闻乐见”的就是处于传输层的TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据包协议）！在即时通信、防火墙等常用软件中，你不难找到它们的身影，那么，这两个协议到底有何作用，又有何区别呢？

实际上，在上次的文章中，我们曾经讲过它们的作用。“当IP包通过路由将数据传输到目的地时，会根据TCP或UDP包头中的源端口和目的端口信息，请求和获取不同的应用。”也就是说，不管TCP还是UDP，都含有网络服务必须的源端口和目的端口信息，以建立和实现网络传输服务。这时，你的疑问就来了：既然都用于传输，为何要搞两个不同的协议呢？这就需要从网络中不同服务的需求来谈起。

在网络中，有些服务，如HTTP、FTP等，对数据的可靠性要求较高，在使用这些服务时，必须保证数据包能够完整无误的送达；而另外一些服务，如DNS、即时聊天工具等，并不需要这么高的可靠性，高效率和实时性才是它们所关心的。根据这两种服务不同的需求，也就诞生了面向连接的TCP协议，以及面向无连接的UDP协议。

这里的连接（Connection）和无连接（Connectionless）是网络传输中常用的术语，它们的关系可以用一个形象地比喻来说明，就是打电话和写信。

打电话时，一个人首先必须拨号（发出连接请求），等待对方响应，接听电话（建立了连接）后，才能够相互传递信息。通话完成后，还需要挂断电话（断开连接），才算完成了整个通话过程。写信则不同，你只需填写好收信人的地址信息，然后将信投入邮局，就算完成了任务。此时，邮局会根据收信人的地址信息，将信件送达指定目的地。

我们可以看到，这两者之间有很大不同。打电话时，通话双方必须建立一个连接，才能够传递信息。连接也保证了信息传递的可靠性，因此，面向连接的协议必然是可靠的。无连接就没有这么多讲究，它不管对方是否有响应，是否有回馈，只管将信息发送出去。就像信件一旦进了邮箱，在它到达目的地之前，你没法追踪这封信的下落；接收者即使收到了信件，也不会通知你信件何时到达。在整个通讯过程中，没有任何保障。因此我们常说，面向无连接的协议也是不可靠的。当然，邮局会尽力将右键送到目的地，99%的情况信件会安全到达，但在少数情况下也有例外。

面向连接的协议比面向无连接的协议在可靠性上有着显著的优势，但建立连接前必须等待接收方响应，传输信息过程中必须确认信息是否传到，断开连接时需要发出响应信号等，无形中加大了面向连接协议的资源开销。具体到TCP和UDP协议来说，除了源端口和目的端口，TCP还包括序号、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则只包含长度和校验和信息。UDP数据报比TCP小许多，这意味着更小的负载和更有效的使用带宽。许多即时聊天软件采用UDP协议，与此有莫大的关系。

最后说一句，IP协议也是一种面向无连接的协议。