UDP协议、UDP和TCP优缺点对比

忘是亡心i 2023-03-02 13:20 29阅读 0赞

### 一、定义 ###

**UDP 全称 User Datagram Protocol**, 用户数据报协议。和TCP协议一样，也处于计算机网络的运输层（传输层）。

但是UDP是一种不可靠的协议，正如名字，他是**无连接的**、**面向应用报文**的协议。

1.  **无连接**：不同于TCP的三次握手建立连接、四次挥手释放连接，UDP协议的通信双方随时可以互相发送数据；
2.  **面向应用报文**：对于应用层的报文，不拆、不合，保留他们的边界进行传输。（不同于TCP面向字节流、会将他们都看成连续的字节流放入自己的发送缓存，每次拿一部分组成报文）
3.  支持单播、多播、广播。

### 二、UDP首部格式 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
如图所示，不像TCP报文那么复杂的首部内容。UDP的首部只有首部字段只有 8 个字节，由四个字段组成，每个字段的长度是 2 个字节。

1.  **源端口**；
2.  **目的端口**；
3.  **长度**：UDP 用户数据报的长度，在只有首部的情况，其最小值是 8 。
4.  **校验和**：检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错，有错就丢弃。

### 三、总结 ###

*  我们先来回忆TCP协议：要保证可靠、要建立连接、错误、重复、乱序都要额外的内容进行处理，要流量控制、拥塞控制，显然是复杂很多很多的。

但是UDP既然无连接、也不可靠，就相对简单很多了：

1.  传输数据之前客户端和服务器**不建立连接**，当它想传送时就把应用程序的数据抓来，尽快扔到网络上；
2.  报文的**首部**也没有那么多开销，主要精力都集中在了数据本身；
3.  因为丢了也不管就直接丢了，所以也没有等啊、重传的过程，吞吐量显然就很高，**最多**受限只是受限于传输带宽、应用本身和计算机本身的性能。

问题来了，为什么还需要这么一个看似不靠谱的协议呢？

显然，最大的优点就是**快**，另外一方面，看似不靠谱的这一点其实反过来避免了TCP的弱点。（比如TCP的建立连接过程，难以避免DOS攻击，就是攻击者疯狂向服务器发送SYN+ACK请求，拖垮服务器，也就是SYN flood攻击）。

不过UDP也是有自己的被攻击的弱点，比如UDP Flood攻击，这个就是通过僵尸网络向目标服务器发起大量的UDP报文，这种UDP报文通常为大包，且速率非常快，从而让网络阻塞，然后拖垮设备。

###### UDP怎样才能变可靠？ ######

借鉴tcp的优点，使用udp，但是在其之上，应用层解决他的不可靠问题，附加重传机制和排序机制，因为udp最大问题就是丢包和不按序，发了应用报文原模原样不负责丢了没有，那么可以在此之上设计重传和排序

### 四、TCP和UDP的对比 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
*注：数据无边界和有边界指的就是，一个面向报文，保留边界，一个看作字节流，装进缓冲区再组合成报文。*

关于TCP和UDP各自的适应场景：

**1.TCP**：当对**网络通讯质量有要求**的时候，往往要求数据的准确无误，比如文件传输（FTP协议就是基于TCP）、接收邮件（SMTP协议），浏览器（HTTP协议就是基于tcp的实现）。

**2.UDP**：当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能**尽量的快**，这时就可以使用UDP。比如语音通话、视频通话、广播通信一类应用，实时性比较高。

根据特性，直播、在线游戏似乎都是UDP更适合，但事实上市场还是大多在用tcp协议，虽然基于tcp的游戏通常在线人数会有限制，但是使用分布式架构或者游戏滚服会解决掉这个问题；udp虽然快，但是即时性之外，丢包率肯定会很大，另外协议的第三方库太少，开发起来难度比较大，直播也是一样，用udp开发太麻烦。

### 五、攻击 ###

**TCP可能面临的攻击？**

**SYN Flooding**，根据三次握手协议的连接过程，不断发送SYN请求，其他用户就无法再链接到被攻击者服务器。

应对措施：通过增加连接数目、减小超时时间，可以缓解。但是无法从根本阻止，是 DOS 的一种，可通过 netstat 命令通过查看服务器网络连接情况，如果存在大量 SYN 的连接，则有可能收到了SYN Flooding攻击。

**UDP可能面临的攻击？**

**UDP Flood**属于带宽类攻击，黑客通过向目标服务器发起大量的UDP报文，消耗网络带宽资源，严重时造成链路拥塞，导致网络设备性能降低，从而导致网络瘫痪。

应对措施：第一种是限流，通过限流将链路中的UDP报文控制在合理的带宽范围之内。第一种方式简单粗暴，容易对正常业务造成误判，防火墙又进一步推出了针对UDP Flood的指纹学习功能，额外附加了一个学习过程。

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