TCP、UDP的区别是什么？什么时候使用TCP？什么时候使用UDP？

一、可靠性与效率的设计机制

1. TCP（传输控制协议）

• 设计目标：以牺牲部分传输效率为代价，实现数据的确定性交付
• 核心机制

三次握手（建立连接）与四次挥手（断开连接）：确保通信双方状态同步（例如客户端发送SYN包→服务端返回SYN-ACK→客户端回复ACK）。
重传机制：通过序列号（SEQ）和确认应答（ACK）检测丢包，超时未确认则自动重传（RTO动态计算）。
流量控制：基于滑动窗口（Sliding Window）动态调整发送速率，防止接收方缓冲区溢出。
拥塞控制：采用慢启动（Slow Start）、拥塞避免（AIMD）、快速重传（Fast Retransmit）等算法，避免网络过载。

2.UDP（用户数据报协议）

• 设计目标最大化传输效率，容忍一定程度的数据丢失。
• 核心特性

无连接：无需建立/维护连接，直接发送数据包（Datagram）。
无状态：不跟踪数据包顺序、是否到达或重复。
无拥塞控制：发送速率仅受应用层逻辑限制，可能加剧网络拥塞。

二、技术指标对比：从首部结构到传输行为

典型案例：

• TCP首部字段：包含源/目标端口、序列号、确认号、窗口大小、校验和等。
• UDP首部字段：仅源/目标端口、长度、校验和，结构精简。

三、何时选择TCP或UDP？

1. 优先使用TCP的场景需确定性交付

• Web服务：HTTP/HTTPS、FTP等协议依赖TCP保证页面、文件完整传输。
• 数据库同步：MySQL主从复制需确保每条SQL语句有序到达。
• 金融交易：股票下单系统要求每笔交易精确记录，不容许丢包。
• 电子邮件：SMTP协议通过TCP确保邮件内容不丢失、不乱序。

2.优先使用UDP的场景（容忍丢失，追求实时性）

• 实时音视频：Zoom、腾讯会议使用UDP传输视频流（配合前向纠错FEC技术）。
• 在线游戏：MOBA类游戏采用UDP发送玩家位置信息（如《英雄联盟》每秒20+次更新）。
• 物联网传感器：温度传感器周期性发送数据，短暂丢包不影响系统判断。
• DNS查询：UDP的快速响应特性适合域名解析（重试逻辑由应用层实现）。

特殊场景下的协议改造：

• QUIC协议（基于UDP的HTTP/3）：在UDP上实现类TCP的可靠传输，解决队头阻塞问题。
• RTMP vs. WebRTC：直播场景中，RTMP（基于TCP）逐渐被WebRTC（UDP+智能重传）替代。

四、协议选择的5大考量维度

1. 数据关键性：财务数据必须用TCP，游戏技能释放可用UDP。
2. 实时性要求：视频通话延迟需<200ms（UDP优先），文件下载可接受秒级延迟（TCP）。
3. 网络稳定性：在丢包率>5%的弱网环境下，TCP频繁重传可能加剧卡顿，UDP+应用层纠错更优。
4. 资源消耗：嵌入式设备（如智能电表）因内存限制，可能选择UDP减少连接开销。
5. 扩展性需求：需要多播/广播时（如IPTV），UDP是唯一选择。

五、未来趋势：协议边界的模糊化

随着SDN（软件定义网络）和智能网卡技术的发展，传统TCP/UDP的局限性被逐步突破：

• TCP加速：通过RDMA（远程直接内存访问）绕过内核协议栈，降低延迟。
• UDP增强：借助BBR拥塞控制算法、QUIC协议，在UDP上实现可靠传输。

总结：

TCP与UDP的本质是可靠性与效率的权衡。工程师需根据业务需求、网络环境、资源约束综合决策，必要时可通过“UDP+应用层可靠性逻辑”实现定制化传输方案。在5G、边缘计算等新场景下，二者的融合应用将成为常态。