TCP vs. UDP：它们有什么区别？

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2024年4月22日

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在使用时，您可能会在应用设置中遇到TCP和UDP协议的选择。TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是两种基础协议，用于通过互联网传输数据。它们各有处理数据的方式，以确保数据高效地从一个点传输到另一个点。

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哪些协议更好：TCP还是UDP？
TCP是如何工作的？

• TCP的优点
• TCP的缺点
• TCP的应用

UDP是如何工作的？

• UDP的优点
• UDP的缺点
• UDP的应用

TCP与UDP比较
ExpressVPN使用哪个协议？

哪种协议更好：TCP还是UDP？

没有单一的“更好”协议，这真得取决于您的需求！TCP和UDP在不同领域各有所长。

以下是快速概述：

• TCP（传输控制协议）： 更可靠，确保数据完整且按序到达，但由于错误检查和可能的重传而较慢。TCP就像一个仔细的邮递员，他会仔细核对地址并在送达时签收。
• UDP（用户数据报协议）： 更快，因为它快速传输数据包，但不保证传输顺序（甚至不保证到达）。UDP就像一位骑摩托车的快递员，快速将包裹扔过你的篱笆。你会很快收到，但可能会有包裹乱序或丢失的风险。

TCP是如何工作的？

TCP像是一种可靠的互联网快递服务，确保您的数据正确有序到达目的地。在任何交换之前，TCP会通过三次握手建立安全连接（本质上是计算机之间的虚拟握手，以确认它们已经准备好一同工作）。一旦连接成功，TCP会将数据切分成适合的小数据包，分配序列号并添加校验和——这是一种数字指纹，用于在传输过程中检测错误。

TCP的操作方式还确保更高的可靠性。它通过确认机制验证每个数据包的到达，类似于小小的回执通知。如果一个数据包丢失或到达损坏（通过校验和检测），TCP会请求重传，以确保数据完好无损。它还能管理数据流，防止接收者被大量数据轰炸。当交换结束时，通过四次握手确保干净的断开，就像邮递员在交付完后会索要最后的签名以确认。

从本质上讲，TCP就像是互联网中的一个值得信赖的邮递服务，保证您的数据每个部分安全送达、顺序正确，并随时可用，无论您是在下载文件、观看视频还是发送电子邮件。

TCP的优点

TCP是可靠数据交付的首选。原因如下：

• 确保交付： TCP确保每个数据包到达目标并且没有错误。它通过错误检测以及重传丢失数据包来实现这一点。这对于重要任务，如下载文件或发送电子邮件（缺失数据会导致文件损坏或文本混乱）非常完美。
• 按序交付： TCP会对数据包进行排序，确保以准确的顺序发送。这在即时消息或正确显示网页等对顺序要求严格的应用中至关重要。
• 流量控制： TCP防止接收者被数据淹没。它监测接收者的处理能力，并相应调整发送速率，从而避免拥塞，确保数据流畅传输。
• 连接管理： TCP在数据传输前建立发送者与接收者之间的连接。这允许进行错误报告、确认以及有序数据交换。

TCP的缺点

尽管TCP提供了强大的数据传输能力，但也存在一些缺点：

• 开销： TCP的可靠性功能为每个数据包添加额外的数据（头部），用于错误检查和排序。这种开销消耗更多带宽，并可能降低相对于UDP的传输速度。
• 延迟： 建立连接、发送确认以及重传丢失数据包都会增加TCP的延迟。在需要及时响应的实时应用中，这可能会显得尤为明显（例如在线游戏或视频通话）。
• 较慢的启动： TCP的初始连接握手在数据传输开始前可能引入轻微延迟。这对大文件传输可能并不明显，但对频繁的小数据交换则可能显得明显。
• 资源消耗： 由于TCP的错误检查和连接管理机制更复杂，它对处理能力和内存的需求较高。这在性能较差的设备上可能会成为一个问题。

TCP的应用

TCP在可靠且有序的数据传输中的优势使其成为许多互联网应用的基础：

• 万维网（WWW）： 下载网页、图像和视频依赖TCP来确保所有部分正确且按序到达，以便能够正确显示。
• 电子邮件： 发送和接收电子邮件利用TCP确保消息的可靠投递。
• 文件传输协议（FTP）： 文件上传和下载依靠TCP的可靠性以确保文件的完整和准确传输。
• 安全外壳（SSH）： 对服务器的安全远程访问利用TCP安全可靠地传送登录凭证和命令数据。
• 在线游戏（部分）： 虽然在线游戏通常使用UDP以获得速度，但某些功能，例如聊天消息或登录，可能依赖于TCP以获得更可靠的数据传输。

UDP是如何工作的？

UDP就像是一个速度快但不拘小节的快递服务。它避免复杂的连接设置（不同于TCP），并以数据报的形式传输数据——这是一小包数据，包含目标地址的信息。该简化的方法优先考虑速度，跳过繁杂的错误检查和顺序保障。

虽然UDP包括基本的错误检测，但是它不确认交付或保证数据包按顺序到达。这使得它不适用于数据完整性至关重要的任务，例如下载文件。

然而，UDP非常适合实时应用，如在线游戏或视频会议。即使数据报到达乱序或某些数据丢失，这些应用通常可以通过优先考虑最新的数据适应Situations，
就像观看直播——轻微的卡顿比视频暂停等待完美的数据交付要好得多。

总之，UDP通过选择速度和简单性来运行。它尽力快速传输数据，而不让自己被每个细节的完美要求拖慢。这种方法使得UDP在快速数据传送更重要于每个细节精准度的场景中表现出色。

UDP的优点

UDP最适用于速度和效率是首要任务的场景，即使因此牺牲了一些可靠性。它的主要优点有：

• 速度： UDP发送数据包时没有连接建立或重传等额外开销。这种简化方法使UDP在实时应用中的速度显著高于TCP。
• 低延迟： 缺乏复杂的错误检查和连接管理使UDP延迟最小化。这对需要即时响应的应用（如在线游戏、实时流媒体或在线语音和视频通话）而言非常理想。
• 带宽消耗更小： UDP数据包的头部比TCP小，因为它缺乏连接管理和排序的信息。这减少了带宽消耗，并促进了更快速的数据传输。
• 实现简单： UDP的设计较TCP简单，更易于实现，且对设备的处理能力需求较低。

UDP的缺点

虽然UDP提供了惊人的速度和效率，但其以可靠性为代价的特性也带来了某些限制：

• 不可靠交付： UDP不保证数据包会到达目的地或按发送顺序到达。丢失或乱序的数据包可能会干扰依赖数据完整性的应用的信息流。
• 无拥塞控制： UDP缺乏根据网络拥塞调节数据传输的机制。这可能导致接收者或网络被数据包淹没，从而造成延迟或丢失数据包。
• 没有错误检查： UDP没有内置的错误检查功能。损坏的数据包可能未被检测而被传递，可能导致接收应用中的问题。
• 不适合大数据传输： 由于缺乏保证交付和顺序，UDP不适合传输大文件，因为缺失或乱序的数据段可能会显著影响内容的整体性。

UDP的应用

UDP常用于速度关键、偶尔丢失数据可接受的情况下。其在速度和效率上的优势使其在多种互联网应用中不可或缺：

• VoIP（基于互联网的语音）: 例如Skype、FaceTime或WhatsApp通话等实时语音通信应用，利用UDP来尽可能减少延迟，确保语音通话流畅，稍微降低的音质胜过TCP带来的潜在延迟。
• 实时视频或音频流: 与VoIP一样，对于实时流媒体，UDP偶尔的数据丢失比因此而产生的延迟更可接受。
• 在线游戏: 依赖低延迟的快节奏在线游戏依靠UDP进行快速更新。
• DNS（域名系统）查询: 当设备将可读的域名（如www.example.com）转换为计算机用来相互识别的IP地址时，使用UDP以加快网络浏览速度。
• SNMP（简单网络管理协议）： SNMP依赖UDP快速检查和发送通知，重视的是速度，而不是精确追踪每个数据包。
• 广播和多播： 当分发多媒体内容或向多个接收者同时发送网络命令时，UDP简单直接的方式更适合有效处理并行数据流。

TCP与UDP比较

TCP和UDP是用于通过互联网传输数据的两个关键协议，各自服务于不同的网络应用需求。

以下是详细比较，帮助您快速了解差异：

| TCP | UDP | | — | — | | 连接 | 面向连接：要求握手以在传输数据之前建立连接 | 无连接：发送数据时无需前期连接 | | 可靠性 | 更可靠：确保所有数据包均被交付并重传丢失的数据包 | 相对不可靠：不保证数据包投递 | | 排序 | 保持顺序：数据按发送顺序到达 | 无排序：数据可能乱序到达 | | 速度 | 较慢：由于错误检查和重传等机制 | 较快：缺乏错误检查和重传，减少了开销 | | 数据完整性 | 提供全面的错误检查和恢复能力 | 提供最小的错误检测，但没有恢复能力 | | 效率 | 效率较低：在需要快速传输的场景中由于其谨慎的处理方式 | 更高效：在需要速度胜过可靠性的场景下表现卓越 | | 开销 | 更高的开销：更多的头和确认信息增加数据负荷 | 更低的开销：头部较小且没有确认，减少数据负荷 | | 使用情况 | 适合对准确性要求高的应用，如浏览网页、电子邮件、SSH和文件传输 | 适合对速度要求高的应用，如视频流、VoIP、游戏、广播和多播 | | 头部大小 | 较大的头部（20字节）因可靠传输需的附加字段 | 较小的头部（8字节），允许更高效的数据传输 | | 流量和拥塞控制 | 使用流量和拥塞控制，以管理数据传输速率，避免对网络的淹没 | 缺乏流量和拥塞控制，这可能导致更快但更加混乱的数据流或网络堵塞 | | 协议复杂性 | 更复杂：其功能旨在确保安全 və 可靠的数据传输 | 更简单：由于其简单直接的传输方式 |

ExpressVPN使用哪个协议？

，包括IKEv2、L2TP、OpenVPN和自定义的Lightway协议。

ExpressVPN的OpenVPN实现支持TCP和UDP，您可以根据需求在两者间切换。TCP用于需要可靠连接的任务，确保所有数据包都完整且有序到达，这非常适合高数据准确度的任务，如下载文件或加载详尽的网页。而UDP则更适用于速度更为重要的活动，例如流媒体或游戏。

。
Lightway运行在UDP协议上，也支持TCP，尽管TCP相较于UDP更慢，但在某些网络下的连接表现更佳。这使得Lightway可以在各种场合使用。

FAQ：关于TCP与UDP

TCP和UDP的区别是什么？

TCP和UDP各有擅长的领域。TCP（传输控制协议）更可靠，可以确保传输的数据完整且顺序发送，但由于错误检查和重传，其速度较慢。UDP（用户数据报协议）则更快，因为它快速传输数据包，但不保证顺序（甚至不保证到达）。

哪个更快，TCP还是UDP？

UDP通常比TCP快，因为它在发送数据之前不会花时间建立连接。不等待确认或重发丢失的数据包，使其非常适合需要快速通讯的场合，如VoIP、实时流媒体或在线游戏。

为什么选择UDP而不是TCP？

您会选择UDP而不是TCP，主要是当您需要速度和效率，而不太看重交付的精确度。在实时语音通信、广播或在线游戏等情况下，快速接收数据和尽量减少延迟远比确保每一个数据包都被接收重要。

ExpressVPN支持哪些加密协议？

ExpressVPN支持几种加密协议，包括：

• Lightway: ExpressVPN自家开发的协议，快速、可靠，并极为安全，利用wolfSSL加密库。
• OpenVPN: 备受尊重的开源协议，在桌面和移动平台上提供安全性与速度的平衡。
• IKEv2/IPsec: 比OpenVPN更快，非常适合移动设备，尤其在网络连接频繁变动的情况下（如从Wi-Fi切换到手机网络）。
• L2TP/IPsec: 具有合理的安全性，但主要是在以上选项因限制不可用时考虑。

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