TCP 和 UDP 的區別以及優缺點?

▍簡述

• TCP：有連線，所以握手過程會消耗資源，過程為可靠連線，不會丟失資料，適合大資料量交換
• UDP：非可靠連線，會丟包，沒有校驗，速度快，無須握手過程

	TCP	UDP
是否連線	面向連線	面向非連線
傳輸可靠性	可靠的	不可靠的
應用場合	傳輸大量資料	少量資料
速度	慢	快

▍TCP

• 是網際網路上最常用的協定，這種協定較為可靠 TCP 為每個封包分配一個唯一的識別碼和一個序號，這些號碼能讓接收端識別封包的完整性，以及封包的順序。
• 當接收端收到封包後，如果順序正確，會向發送端傳送一個確認信號（Acknowledgement），以此確認接收端已經收到封包。
• 發送端傳送另一個封包。
• 如果封包遺失或發送順序錯誤，接收端會保持沈默，不發送確認信號。這表示發送端需要重新傳送封包。

▍UDP

• 不需要唯一識別碼和序號就能完成相同的工作。
• 這種協定以串流方式傳送資料，發送端不會等待接收端的確認信號，會繼續不斷發送封包資料。
• UDP 幾乎沒有錯誤修正功能，也不在乎封包遺失，因此很容易出錯，但傳輸速度比 TCP 更快。
• 串流媒體、VoIP 語音、網路遊戲等服務經常使用 UDP 協定，這網路應用不太需要可靠性機制

參考資料：https://nordvpn.com/zh-tw/blog/tcp-udp-bijiao/

---

Tcp 連線數限制

在 Linux 系統中，如果兩個機器要通訊，那麼相互之間需要建立 TCP 連線，為了讓雙方互相認識，Linux 系統用一個四元組來唯一標識一個 TCP 連線： {local ip, local port, remote ip, remote port}，即本機 IP、本機埠、遠端 IP、遠端埠，IP 和埠就相當於小區地址和門牌號，只有拿到這些資訊，通訊的雙方才能互相認知。

在 Linux 系統中，表示埠號（port）的變數佔 16 位，這就決定了埠號最多有 2的16次方個，即65,536個，另外埠 0 有特殊含義不給使用，這樣每個伺服器最多就有 65,535 個埠可用。因此，65,535 代表 Linux 系統支援的 TCP 埠號數量，在 TCP 建立連線時會使用。

▍Linux 伺服器只作為客戶端

這時候每發起一個 TCP 請求，系統就會指定一個空間的本地埠給你用，而且是獨佔式的，不會被別的 TCP 連線搶走，這樣最多可以建立 65535 個連線，每個連線都與不同的伺服器進行互動。

▍Linux 伺服器只作為服務端

這種場景下，服務端就會固定的監聽本地埠 port，等著客戶端來向它發起請求。為了計算簡單，我們假設伺服器端的 IP 跟埠是多對一的，這樣 TCP 四元組裡面就有 remote ip 和 remote port 是可變的，因此最大支援建立 TCP 個數為 2的32次方（IP地址是32位的）乘以 2的16次方（port是16位的）等於 2的48次方。

參考：https://www.juduo.cc/club/550281.html

---

強行關閉客戶端和服務器之間的連接?

在 socket 通信過程中不算循環檢測一個全局變量（開關標記變量），一旦標記變量變為關閉，則調用 socket 的 close 方法，循環結束，從而達到關閉連接的目的。

---

python 實現

此章節以 Server 端和 Client 端做 TCP 和 UDP 比較區別

Server 端怎麼收取用戶的訊息

• TCP-Server 需要監聽用戶訊息，流程：
  1. 建立 socket：s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)，並指定 socket.AF_INET (TCP) 的通訊協定
  2. 綁定 socket 到本地 IP 與 port：s.bind()
  3. (TCP才有)開始監聽：s.listen()
  4. (TCP才有)等待與接受客戶端的請求連線：s.accept()
  5. 接收客戶端傳來的資料：s.recv()
  6. 傳送給對方發送資料：s.send()、s.sendall()
  7. 傳輸完畢後，關閉 socket：s.close()

    import socket
  
    # 1.創建socket對象
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 
  
    # 2.將socket綁定到指定地址
    address = ('127.0.0.1', 10140)  
    s.bind(address)
  
    # 3.接收連接請求
    s.listen(5) 
  
    # 4.等待客戶請求一個連接
    # 調用accept方法時，socket會進入“waiting”狀態。
    # 接受方法返回一個包含所有元素的元組（連接，地址）。
    # 第一個元素連接是新的socket對象，服務器必須通過它與客戶通信；
    # 第二個元素地址是客戶的互聯網地址。
    ss, addr = s.accept()
    print 'got connect from', addr
  
    # 5.處理：服務器和客戶端通過send和recv通信方法
    # 發送方法返回已發送的字節個數。
    # 調用接收時間，服務器必須指定一個還原，它對應可通過本次方法調用來接收的最大數據量。
    # recv 方法在接收數據時會進入“阻塞”狀態，最終返回一個字符串，用它表示收到的數據。
    # 如果發送的數據量超過了接收所允許的，數據會被截短。
    # 多餘的數據將緩衝於接收端以後調用recv時，多餘的數據會從刪除刪除。
    while True: ra = ss.recv(512) print 'client:', ra ss.send('received')
  
    ss.close() #传输结束，关闭连接
    s.close()
  

• UDP-Server：不需要監聽訊息

    import socket
  
    address = ('127.0.0.1', 10141)
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    s.bind(address)
  
    while True: data, addr = s.recvfrom(2048) print "received:", data, "from", addr
  
    s.close()
  

Client 端怎麼發送訊息

• TCP Client 流程：
  • 建立socket：s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  • 連線至遠端地址：s.connect()
  • 傳送資料：s.send()、s.sendall()
  • 接收資料：s.recv()
  • 傳輸完畢後，關閉socket：s.close()

    import socket
  
    target_host = 'www.google.com'
    target_port= 80
  
    # 建立一個 socket 物件（引數 AF_INET 表示標準 IPv4 地址或主機名，SOCK_STREAM 表示 TCP 客戶端）
    client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  
    # 將客戶端連線到伺服器
    client.connect((target_host, target_port))
  
    # 向伺服器傳送資料
    client.send("GET / HTTP/1.1\r\nHost: google.com\r\n\r\n")
  
    # 接收返回的資料
    response = client.recv(4096)
  
    # 列印返回資料
    print(response)
  

• UDP Client 流程：
  • 因為 UDP 是一個無連線狀態的傳輸協議，所以不需要在此之前呼叫 connect() 函式。

    import socket
  
    target_host = '127.0.0.1'
    target_port= 80
  
    # 建立一個 socket 物件（引數 SOCK_DGRAM 表示 UDP 客戶端）
    client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
  
    # 向伺服器傳送資料
    client.sendto("AAABBBCCC", (target_host, target_port))
  
    # 接收返回的資料
    data, addr = client.recvfrom(4096)
  
    # 列印返回資料
    print(data)