TCP vs UDP: какой протокол лучше?

Протокол передачи является основой для поддержания нормальной передачи данных. TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol) являются наиболее распространенными протоколами.

Независимо от того, просматриваете ли вы веб-страницы, смотрите потоковое мультимедиа или используете VPN, выбор протокола передачи напрямую влияет на скорость, надежность и безопасность.

В этой статье будут описаны принцип работы, преимущества и недостатки, а также сценарии применения TCP и UDP, что позволит получить понятную и исчерпывающую техническую информацию.

Разница между TCP и UDP

TCP и UDP используются для передачи данных по сетям, но они предназначены для разных целей и подходят для разных сценариев.

1. TCP против UDP: методы подключения

• TCP: TCP ориентирован на соединение, что означает, что он устанавливает надежное соединение до начала передачи данных.
• UDP: UDP не требует установления соединения, то есть при отправке данных формальное соединение не устанавливается.

2. Надежность

• TCP: TCP обеспечивает передачу данных путем повторной передачи потерянных пакетов, переупорядочивания неисправных пакетов и подтверждения передачи данных с помощью подтверждений (ACK).
• UDP: UDP не проверяет, были ли пакеты доставлены или доставлены в правильном порядке.

3. TCP против UDP: скорость и задержка

• TCP: медленнее из-за установки соединения, проверки ошибок и повторных передач.
• UDP: быстрее, поскольку пропускает установку соединения, подтверждения и повторные передачи.

4. Передача данных

• TCP: данные передаются в виде потока, что означает, что они разбиваются на пакеты, нумеруются и собираются в правильном порядке в пункте назначения.
• UDP: данные отправляются отдельными пакетами (датаграммами), каждый из которых независим от других пакетов.

5. Размер заголовка

• TCP: Заголовок большой (20 байт и более), включая порядковый номер, подтверждение и поля проверки ошибок.
• UDP: Заголовок небольшой (8 байт), что делает его легким и эффективным.

6. Область применения

• TCP: просмотр веб-страниц (HTTP/HTTPS), передача файлов (FTP), электронная почта (SMTP, IMAP, POP3), удаленный доступ (SSH, Telnet), связь с базами данных.
• UDP: онлайн-игры, потоковое видео, передача голоса по IP (VoIP), DNS-поиск, прямые спортивные трансляции.

7. TCP против UDP: поддержка многоадресной и широковещательной передачи

• TCP: Не поддерживает многоадресную или широковещательную передачу. Предназначен для общения один на один.
• UDP: поддерживает многоадресную и широковещательную передачу, подходит для одновременной отправки данных нескольким получателям.

8. Контроль за перегрузкой

• TCP: реализует контроль перегрузки для предотвращения перегрузки сети и регулирует поток данных в соответствии с условиями сети.
• UDP: Отсутствие контроля перегрузки может привести к потере пакетов при интенсивном сетевом трафике.

TCP против UDP: сводная таблица

Особенность	УДП	ТКП
Связь	Без установления соединения	Ориентированный на соединение
Надежность	Ненадежный, без подтверждения	Надежный, с подтверждениями
Скорость	Быстрее	Помедленнее
Накладные расходы	Минимальный	Выше
Варианты использования	Приложения в реальном времени, потоковая передача, игры	Передача файлов, просмотр веб-страниц
Заказ	Может прибыть не в порядке	Обеспечивает доставку заказа
Обработка ошибок	Только базовая проверка ошибок	Обрабатывает ошибки и повторные передачи

Что такое TCP?

TCP, сокращение от Transmission Control Protocol , является основой набора интернет-протоколов. Он гарантирует, что ваши электронные письма, веб-страницы и файлы будут доставлены в пункт назначения в целости и сохранности. Давайте подробно и всесторонне рассмотрим, что такое TCP.

TCP в двух словах

Допустим, вы отправляете пакет данных и хотите, чтобы он прибыл к получателю в целости и сохранности. TCP делает следующее для ваших данных в Интернете:

• Он устанавливает безопасное соединение между устройствами до начала передачи данных.
• Он разбивает данные на управляемые фрагменты (называемые пакетами).
• Он отслеживает и обеспечивает доставку каждого пакета, даже повторно передавая его в случае потери.

Как работает TCP?

1. Установление соединения: TCP начинается с процесса, называемого трехсторонним рукопожатием:

• SYN: Отправитель сигнализирует о своем намерении начать коммуникацию.
• SYN-ACK: Приемник подтверждает и сигнализирует о своей готовности.
• ACK: Отправитель подтверждает подтверждение, и соединение устанавливается.

2. Передача данных: TCP разбивает обширные данные на пакеты, каждый из которых нумеруется для легкой повторной сборки. Когда пакеты перемещаются по сети, TCP обеспечивает их прибытие в пункт назначения в правильном порядке. Если пакет теряется, TCP передает его повторно.

3. Проверка ошибок: TCP использует контрольные суммы для обнаружения ошибок передачи. Он возвращает отправителю сообщение подтверждения (ACK) для подтверждения получения.

4. Управление потоком: чтобы избежать перегрузки получателя, TCP использует механизм скользящего окна для регулировки скорости передачи данных.

5. Завершение соединения: после завершения передачи TCP использует четырехэтапное рукопожатие для безопасного закрытия соединения, гарантируя, что все данные переданы.

Почему TCP важен?

• Надежность: TCP гарантирует, что ваши данные будут доставлены в целости и сохранности.
• Широкое применение: TCP обеспечивает работу большинства интернет-приложений: от просмотра веб-сайтов (HTTP/HTTPS) до отправки электронной почты (SMTP) и загрузки файлов (FTP).
• Управление ошибками: обнаруживает и исправляет ошибки, обеспечивая целостность данных.

Применение TCP

Вы взаимодействуете с TCP каждый день, не осознавая этого, например:

• Просмотр веб-страниц: доступ к веб-сайтам через HTTP/HTTPS.
• Электронная почта: отправка и получение сообщений по таким протоколам, как SMTP или IMAP.
• Передача файлов: надежный обмен файлами через FTP.
• Стриминг и игры: обеспечивают стабильное соединение для взаимодействия в реальном времени.

Что такое UDP?

UDP ( протокол пользовательских датаграмм ) — основной протокол в пакете интернет-протоколов (IP), в основном используемый для передачи данных между устройствами по сети.

Основные характеристики UDP

• Протокол без установления соединения: UDP не устанавливает формальное соединение между отправителем и получателем перед передачей данных. Вместо этого он отправляет пакеты независимо. Это делает UDP быстрее, поскольку устраняет необходимость в установке соединения.
• Никаких подтверждений или повторных передач: UDP не пытается повторно передавать пакеты, если они потеряны или поступают в неправильном порядке.
• Низкая задержка: поскольку не требуется установка соединения, подтверждение или повторная передача, UDP сокращает задержку при передаче данных.
• Минимальные накладные расходы: Заголовок UDP имеет длину всего 8 байт. Эти минимальные накладные расходы сокращают время обработки и передачи, что делает его легким протоколом.
• Поддержка широковещательной и многоадресной передачи: UDP поддерживает отправку данных нескольким получателям одновременно.

Как работает UDP?

1. Структура пакета: Каждый пакет UDP или датаграмма состоит из следующего:

• Исходный порт: определяет отправляющее приложение.
• Порт назначения: определяет принимающее приложение.
• Длина: Указывает размер датаграммы.
  Контрольная сумма: Помогает обнаружить ошибки в данных.

2. Процесс передачи

• Данные делятся на более мелкие единицы.
• Каждая датаграмма отправляется к месту назначения независимо, без гарантии доставки или правильного порядка.
• Получатель обрабатывает датаграммы по мере их поступления, независимо от порядка или полноты.

Когда целесообразно использовать UDP?

UDP лучше всего подходит для приложений, где быстрая передача данных важнее, чем обеспечение того, чтобы пакеты достигли своего пункта назначения. Некоторые распространенные варианты использования включают:

• Прямая трансляция: такие сервисы, как YouTube Live и онлайн-трансляции, используют UDP для минимизации буферизации и обеспечения плавной потоковой передачи.
• Видеоконференции: такие платформы, как Zoom и Skype, используют UDP для сокращения задержек.
• Онлайн-игры: UDP используется в многопользовательских играх для обеспечения быстрой передачи данных, даже если некоторые пакеты теряются во время игры.
• VoIP (передача голоса по IP): такие приложения, как WhatsApp и Skype, используют UDP для обеспечения бесперебойной голосовой связи в режиме реального времени.
• DNS-запросы: система доменных имен (DNS) использует UDP для быстрых транзакций «запрос-ответ», что ускоряет поиск на веб-сайте.

Недостатки UDP

• Ненадежность: поскольку UDP не гарантирует доставку, пакеты могут теряться и приходить в неправильном порядке.
• Отсутствие контроля перегрузки: UDP не контролирует перегрузку сети, что может привести к потере пакетов в периоды высокого трафика.
• Отсутствие встроенных средств безопасности: UDP не предоставляет функций безопасности, таких как шифрование, поэтому приложения должны реализовывать дополнительные меры безопасности.

Какой протокол лучше: TCP или UDP?

Не существует единого ответа на вопрос, какой протокол лучше — TCP или UDP. Каждый протокол предназначен для разных целей, и лучший выбор зависит от требований конкретного приложения. Вы можете сделать выбор, исходя из своих потребностей.

Выбирайте TCP, если:

• Вам нужна гарантированная доставка.
• Порядок и целостность данных имеют решающее значение.
• Вашему приложению требуются надежные сеансовые коммуникации.

Выбирайте UDP, если:

• Скорость важнее надежности.
• Случайная потеря пакетов допустима.
• Вы разрабатываете приложение, работающее в режиме реального времени с малой задержкой.

Какой протокол использует VPN?

При использовании VPN протокол играет решающую роль в определении скорости, безопасности и надежности соединения. Большинство VPN используют два транспортных протокола: TCP и UDP.

UDP является протоколом по умолчанию для большинства VPN, включая LightningX VPN, поскольку он отдает приоритет скорости и низкой задержке. Однако UDP не гарантирует доставку или порядок пакетов. TCP фокусируется на точности и надежности данных. Он гарантирует, что все пакеты будут доставлены и повторно собраны в правильном порядке.

LightningX VPN по умолчанию использует UDP, чтобы гарантировать пользователям быстрый опыт. Однако он предлагает гибкость для переключения на TCP. Вы можете наслаждаться плавным и четким видео при просмотре потокового мультимедиа, такого как Netflix и TikTok, и получать стабильную сеть при передаче больших файлов или просмотре веб-страниц.

Заключение

Независимо от того, является ли это TCP, требующим целостности данных, или UDP, который стремится к высокой скорости, оба имеют свои преимущества. Вы можете выбрать сетевой протокол, который лучше всего подходит вам, основываясь на контенте.