TCP与UDP同属于TCP/IP协议簇的范畴
TCP/IP协议簇是一个包含多种协议的集合（例如：TCP、UDP、IP、FTP、HTTP、ICMP、SMTP等）。这些协议按照功能被划分为四个层次：链路层、网络层、传输层以及应用层。
UDP与TCP的差异性分析
2.1 TCP与UDP在连接模式上的区别
UDP与TCP在建立连接的方式上存在显著差异。UDP无需像TCP那样进行三次握手来建立连接，而TCP在通信开始前必须完成三次握手过程。
具体过程如下：
在发送端，应用层将数据交给传输层的UDP协议处理，UDP仅向数据添加UDP头部信息以标识其为UDP协议，随后将数据传递给网络层。在接收端，网络层将数据传递给传输层，UDP仅移除IP报文头部后将数据直接传递给应用层，无需进行任何数据拼接操作。2.2 TCP与UDP在可靠性方面的差异
UDP的无连接特性是其不可靠性的主要原因，由于无需建立连接，数据可以随时发送，这种模式显然缺乏可靠性保障。发送数据时，UDP并不关心接收方是否成功接收了数据。此外，网络环境可能时好时坏，但UDP缺乏拥塞控制机制，始终以恒定速率发送数据。即使网络状况不佳，也不会调整发送速率，这可能导致网络拥堵时出现丢包现象。然而，UDP的优点也十分突出，对于实时性要求较高的场景（如电话会议），UDP更为适用，因为即使有数据丢失（例如像素信息丢失），也不会对视频内容造成显著影响。从下图所示的动态图可以看出，UDP在发送数据时会将所有数据报文一次性发送给对方，而不关心数据是否安全完整地到达。
在TCP协议中，接收确认和重传机制确保了数据的可靠传输，每个信息都能保证到达。
相比之下，UDP采用尽力而为的传输方式，没有应答和重传机制，UDP仅负责将信息发送出去，并不确认对方是否接收。因此，UDP协议被认为是不可靠的。
2.3 TCP与UDP在数据传输模式上的区别
如何理解面向字节流和面向报文的概念呢？
TCP基于流的传输方式意味着它不将消息视为独立单元，而是将数据视为无保护边界的字节流（保护消息边界：指传输协议将数据作为独立消息在网络中传输，接收端一次只能接收一条独立消息）。
UDP面向报文，具有保护消息边界的特性，接收方一次只能接收一条独立的消息，因此UDP不存在粘包问题。
举个例子：假设有三个数据包，大小分别为2k、4k、6k，如果使用UDP发送，无论接收方的接收缓存有多大，都必须至少进行三次发送才能完成数据传输。而使用TCP协议发送时，只需确保接收方的接收缓存有12k的空间，就可以一次性将这三个数据包全部发送完毕。这会导致接收方在单次接收中获取到多条消息，从而引发粘包问题。
2.4 TCP与UDP在传输模式上的差异
UDP不仅支持一对一的传输模式，还支持一对多、多对多以及多对一等多种传输方式，即UDP提供了单播、多播和广播功能。TCP由于需要在通信前与目标主机进行三次握手连接，因此不支持一对多的传输模式。2.5 UDP与TCP在头部开销上的差异
UDP头部
UDP的头部非常简短，仅有8个字节。相比之下，TCP的头部至少需要20个字节，因此UDP的头部开销远小于TCP。
下图展示了UDP数据包的结构：头部数据由四个部分组成：源端口号、目的端口号、总长度（即UDP头部加上数据的长度）以及校验和。
TCP头部
TCP的头部至少需要20个字节。
2.6 TCP与UDP在数据传输问题上的差异
2.6.1 TCP粘包问题
TCP产生粘包问题的根本原因在于其面向连接的特性，TCP将所有消息视为字节流，因此无法区分不同的消息边界。
下图展示了TCP粘包的情况：第一次读取数据时，读取了5个字节，但第一个数据包有10个字节，因此只能分次读取。第二次读取时，读取了25个字节，将后续数据也一并读取，这就是典型的粘包现象。
解决粘包问题的最有效方法是明确消息边界，例如：
在包头中添加包体长度信息。包头是固定长度的4个字节，用于指示包体的长度。接收方首先读取包头以获取包体长度，然后根据该长度读取包体。2.6.2 UDP丢包问题
由于UDP缺乏应答和重传机制，数据包很容易在传输过程中丢失且无法察觉。
UDP丢包的主要原因包括：
接收端处理时间过长导致丢包：当接收端收到数据后，处理数据需要一定时间，处理完成后再次调用recv方法接收数据。在这两次调用之间，如果发来的数据包丢失，就会导致丢包。为解决此问题，可以将接收到的数据包存储在缓冲区中，并迅速返回继续recv。发送的数据包过大导致丢包：虽然send方法会自动将大包切割成小包进行发送，但过大的数据包仍然可能导致丢包。例如，超过50K的UDP数据包若不进行切割直接发送，也可能丢失。为避免这种情况，应将大包切割成小包后逐个发送。发送的数据包过大超过接收者缓存导致丢包：当数据包大小超过MTU（最大传输单元）的数倍时，多个大数据包可能超过接收者的缓冲区容量，导致丢包。为解决此问题，可以调整socket接收缓冲区的大小。例如，将接收缓冲区设置为64K可以解决此类问题。发送的数据包频率过高导致丢包：虽然每个数据包的大小都小于MTU，但如果发送频率过高（例如连续发送40个MTU大小的数据包且不进行任何延时），也可能导致丢包。总结