【计算机网络 - 基础问题】每日 3 题（二十）
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58. UDP 和 TCP 有什么区别呢？分别的应用场景是？
TCP 和 UDP 区别：
- 连接
- TCP 是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接。
- UDP 是不需要连接，即刻传输数据。
- 服务对象
- TCP 是一对一的两点服务，即一条连接只有两个端点。
- UDP 支持一对一、一对多、多对多的交互通信
- 可靠性
- TCP 是可靠交付数据的，数据可以无差错、不丢失、不重复、按序到达。
- UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。但是我们可以基于 UDP 传输协议实现一个可靠的传输协议，比如 QUIC 协议。
- 拥塞控制、流量控制
- TCP 有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性。
- UDP 则没有，即使网络非常拥堵了，也不会影响 UDP 的发送速率。
- 首部开销
- TCP 首部长度较长，会有一定的开销，首部在没有使用「选项」字段时是 20 个字节，如果使用了「选项」字段则会变长的。
- UDP 首部只有 8 个字节，并且是固定不变的，开销较小。
- 传输方式
- TCP 是流式传输，没有边界，但保证顺序和可靠。
- UDP 是一个包一个包的发送，是有边界的，但可能会丢包和乱序。
- 分片不同
- TCP 的数据大小如果大于 MSS 大小，则会在传输层进行分片，目标主机收到后，也同样在传输层组装 TCP 数据包，如果中途丢失了一个分片，只需要传输丢失的这个分片。
- UDP 的数据大小如果大于 MTU 大小，则会在 IP 层进行分片，目标主机收到后，在 IP 层组装完数据，接着再传给传输层。
TCP 和 UDP 应用场景：
由于 TCP 是面向连接，能保证数据的可靠性交付，因此经常用于：
- FTP 文件传输；
- HTTP / HTTPS；
由于 UDP 面向无连接，它可以随时发送数据，再加上 UDP 本身的处理既简单又高效，因此经常用于：
- 包总量较少的通信，如 DNS 、SNMP 等；
- 视频、音频等多媒体通信；
- 广播通信；
59. TCP 和 UDP 的头部列举
TCP 头部包含以下字段：
- 源端口（16 bits）：源主机使用的端口号。
- 目标端口（16 bits）：目标主机使用的端口号。
- 序列号（32 bits）：TCP 传输数据的字节流编号，用于保证数据的有序性。
- 确认号（32 bits）：对方期望收到的下一个字节的序列号，用于确认接收到的数据。
- 数据偏移（4 bits）：TCP 头部长度的字段，指明 TCP 头部占用的 32 位字的数量。
- 保留（6 bits）：保留字段，用于将来使用。
- 控制位（6 bits）：用于标识 TCP 连接的状态和控制信息，包括 SYN、ACK、FIN 等。
- 窗口大小（16 bits）：用于流量控制，指明发送方所期望的接收窗口大小。
- 检验和（16 bits）：用于检测 TCP 头部和数据的错误。
- 紧急指针（16 bits）：指明紧急数据的最后一个字节的位置。
- 选项和填充：可选的TCP选项和填充字节。
UDP 头部包含以下字段：
- 源端口（16 bits）：源主机使用的端口号。
- 目标端口（16 bits）：目标主机使用的端口号。
- 长度（16 bits）：UDP 报文的总长度，包括头部和数据。
- 校验和（16 bits）：用于检测 UDP 头部和数据的错误。
总的来说，TCP 头部包含了更多的字段，用以支持可靠传输、流量控制、拥塞控制等机制；而 UDP 头部较为简单，只包含基本的信息。两者在不同的应用场景中使用，根据需要选择合适的协议。
60. 为什么 UDP 头部没有「首部长度」字段，而 TCP 头部有「首部长度」字段呢？
原因是 TCP 有可变长的「选项」字段，而 UDP 头部长度则是不会变化的，无需多一个字段去记录 UDP 的首部长度。