Różnice między protokołami TCP i UDP

Internet działa w oparciu o dwa główne protokoły. Oba są niezbędne do przesyłania informacji. Protokoły TCP i UDP są niezwykle ważne dla wysyłania pakietów przez sieć. W dzisiejszych czasach ważne jest, aby profesjonaliści i programiści rozumieli kluczową różnicę w tych protokołach, aby skutecznie komunikować się cyfrowo. Niniejszy artykuł przedstawi różnicę między protokołami TCP i UDP oraz ich zastosowanie wraz z innymi czynnikami z nimi związanymi.

Czym są protokoły TCP i UDP?

Są one podstawą pakietu protokołów internetowych. Są to dwa protokoły, które jako całość mają zasadnicze znaczenie dla połączeń sieciowych i, w uproszczeniu, bardzo różnią się sposobem działania. Ta sekcja przeanalizuje cechy i mechanizmy obu, aby zrozumieć ich funkcje, korzyści i najlepsze możliwe scenariusze ich użycia.

Wyjaśnienie protokołu TCP

Odpowiedzmy więc na pytania: czym jest protokół TCP? Jest to protokół zorientowany na połączenie, który zapewnia, że dane są odbierane w sposób sekwencyjny, bez duplikatów i bez błędów. Połączenie musi zostać ustanowione i utrzymane, dopóki programy po obu stronach nie zakończą wysyłania i odbierania wiadomości. Jego niezawodność jest zapewniona przez określony proces protokołu, który wykorzystuje sekwencję kroków w celu ustanowienia bezpiecznego połączenia. Tworzy to niezawodne połączenie, dlatego protokół TCP jest używany w przypadkach użycia wymagających wyższego poziomu precyzji, takich jak przeglądanie stron internetowych, wysyłanie wiadomości e-mail i przesyłanie plików.

Czym jest UDP?

W przeciwieństwie do poprzedniego, UDP jest protokołem bezpołączeniowym, który nie sprawdza integralności ani sekwencjonowania wysyłanych wiadomości, co skutkuje większą szybkością transmisji, ale zwiększa prawdopodobieństwo utraty pakietów. Dobrze nadaje się do aplikacji działających w czasie rzeczywistym, które mogą tolerować utratę danych, takich jak nadawanie, gry i strumieniowanie wideo. Nie wymaga narzutu konfiguracji połączenia i nie wymaga potwierdzenia, umożliwiając szybszą komunikację. Odpowiadając na pytanie, czy UDP jest szybszy niż TCP? Tak, rzeczywiście.

Takie atrybuty są bardzo korzystne w przypadkach z tolerowanymi opóźnieniami, w tym w VoIP lub w grach wideo dla wielu graczy w czasie rzeczywistym.

Różne specyfikacje techniczne TCP i UDP

Nawiasem mówiąc, czym różni się TCP od UDP pod względem technicznym? Tutaj postaramy się wskazać każdą różnicę i wyjaśnić ją czytelnikom tego artykułu.

Połączenie a bezpołączeniowość

Każda komunikacja TCP rozpoczyna się od podejścia zorientowanego na połączenie, które ustanawia połączenie przed transmisją. Proces uzgadniania ustala szereg parametrów i warunków, w których informacje będą przesyłane. Gwarantuje to, że nawiązana komunikacja nie zawiedzie. Ze względu na tę orientację, może wykonywać kontrolę przeciążenia i zapewniać, że dane są kompletne poprzez śledzenie i retransmisję wszelkich brakujących pakietów.

Z drugiej strony, UDP działa na zasadzie bezpołączeniowej, co oznacza, że pakiety są wysyłane bez konieczności wcześniejszego ustanowienia zarezerwowanego kanału. Chociaż zasada ta pozwala na szybsze wysyłanie i odbieranie pakietów, robi to bez zapewnienia, że pakiet jest uporządkowany lub zawiera jakiekolwiek istotne informacje. Ponieważ nie wymaga inicjowania, potwierdzania ani odnawiania żadnych połączeń, może sobie pozwolić na znacznie szybsze działanie, co czyni ją korzystną w sytuacjach, w których priorytetem jest wydajność, a upuszczanie pakietów jest tolerowane.

Niezawodność i integralność danych

Zastanówmy się teraz: czym jest TCP i UDP, jeśli mówimy o parametrach technicznych.

Rzeczywiście, TCP jest tak niezawodny, jak to tylko możliwe, a to prawda, biorąc pod uwagę, że nacisk kładziony jest na zapewnienie, że żadne informacje nie zostaną utracone. Odbywa się to poprzez sprawdzanie błędów za pomocą sekwencjonowania pakietów, wykrywania błędów i sumowania kontrolnego. Mechanizmy te gwarantują, że przetwarzane informacje są dokładne i ułożone w wymaganej kolejności. W przypadku, gdy pakiet zostanie przechwycony podczas przesyłania, będzie on odpowiedzialny za wskazanie przechwycenia i automatyczne ponowne przesłanie utraconych pakietów. Ponadto pomaga kontrolować przepływ informacji, aby uniknąć zalewania odbiornika przez nadawcę przytłaczającą ilością informacji. Wysyłane informacje są raczej kontrolowane w oparciu o przestrzeń buforową odbiornika.

Z drugiej strony, w przypadku UDP kontrola jest niewielka lub żadna. Z tego powodu pakiety mogą być odbierane w niewłaściwej kolejności, a nawet wielokrotnie lub wcale. Nie ma środków do autokorekty, co obciąża warstwę aplikacji, aby uwzględnić te błędy. Z tego powodu nie jest to najbardziej niezawodny protokół, jednak niektóre przypadki użycia, takie jak strumieniowanie multimediów lub gry online, w których nieprzerwany przepływ jest ważniejszy niż dostarczanie idealnych danych, mogą z niego skorzystać.

Szybkość i wydajność TCP vs UDP

Protokół UDP jest bardziej wydajny w przypadku przesyłania informacji, ponieważ nie wymaga nawiązywania połączenia, co zmniejsza opóźnienia. Ponadto nie wymaga potwierdzeń ani kontroli przeciążenia, co pozwala na swobodne przesyłanie informacji. Jest to szczególnie ważne w przypadku aplikacji działających w czasie rzeczywistym. Wyniki wskazują, że narzut jest niższy, a wykorzystanie przepustowości jest bardziej wydajne, co zwiększa ogólną wydajność, zwłaszcza w sytuacjach, w których prędkość transmisji ma większy wpływ niż dokładność danych.

Z drugiej strony, TCP jest wolniejszy, ponieważ wykorzystuje solidne funkcje kontrolne, które powodują narzut. Na przykład pomaga w zapewnieniu dokładności informacji i właściwej kolejności, co wymaga czasu. Pomijając fakt, że protokół ten nie nadaje się zbytnio do aplikacji czasu rzeczywistego, jest to system wybierany do transakcji, w których należy zagwarantować dokładność. Jest to szczególnie powszechne w aplikacjach internetowych, bazach danych i wiadomościach e-mail.

Różnica między protokołami TCP i UDP jest ważna dla lepszego zrozumienia, kiedy są one najlepiej używane.

Przypadki użycia: Kiedy używać TCP lub UDP?

Typowe przypadki użycia TCP to przeglądanie stron internetowych, transakcje e-commerce oraz wysyłanie lub odbieranie wiadomości e-mail, gdzie niewielkie opóźnienie spowodowane przez jego mechanizmy jest koniecznym poświęceniem dla integralności danych.

Przypadki użycia UDP to strumieniowanie audio i wideo na żywo, gdzie widz wolałby wideo odtwarzane z drobnymi niedoskonałościami niż rozgrzane opóźnione pakiety. Podobnie, w grach online dla wielu graczy, użytkownicy lepiej radzą sobie z nieprzerwanymi aktualizacjami stanu niż okresowymi przerwami w oczekiwaniu na ponowne przesłanie informacji.

Te różnice w protokołach UDP i TCP pomagają inżynierom sieci, programistom i użytkownikom końcowym wybrać odpowiedni dla ich konkretnych potrzeb w zakresie transmisji informacji.

Porty TCP i UDP

W tej części omówiono wykorzystanie portów TCP i UDP oraz podano przykłady ich typowych zastosowań.

Popularne porty TCP

Oto kilka przykładów:

• HTTP (80) - ten port jest przeznaczony do niezabezpieczonej komunikacji z serwerem WWW, gdzie strona internetowa będzie przesyłać informacje przez ten port, chyba że zostanie zaszyfrowana w inny sposób.
• HTTPS (443) - jest używany do bezpiecznych połączeń w HTTP, gdzie poufne transakcje, takie jak bankowość lub zakupy, są wykonywane za pomocą zabezpieczonych zaszyfrowanych danych.
• FTP (21) - służy do przesyłania i manipulowania plikami między klientem a serwerem.

Porty te ułatwiają płynne funkcjonowanie i bezpieczeństwo krytycznych aplikacji, zapewniając, że informacje, ich integralność i kolejność dostarczania są utrzymywane przez całą sesję.

Typowe porty UDP

Przykłady obejmują:

• DNS (53) - używany przez Domain Name System do konwersji nazw hostów na adresy IP. Ponieważ szybkość przeglądania zwiększa się dzięki szybkim odpowiedziom DNS, najlepiej nadaje się do tego zadania, ponieważ ma niskie opóźnienia.
• VoIP (5060) - umożliwia dwukierunkową komunikację głosową w czasie rzeczywistym. Eliminuje opóźnienia podczas przesyłania sygnałów głosowych.
• NTP (123) - używany do synchronizacji zegarów różnych systemów komputerowych za pośrednictwem sieci, która jest idealna do synchronizacji czasu, ponieważ umożliwia wysyłanie informacji bez poddawania ich ścisłej kontroli i równoważenia.

Przewagą UDP nad TCP jest szybkość połączenia. Aby to zilustrować, wyobraźmy sobie typowy dzień pracy w typowej firmie. Firma może zabezpieczyć komunikację pracowników i przesyłanie poufnych informacji przez HTTPS za pośrednictwem portu TCP 443. W tym samym czasie sieć może wykorzystywać port UDP 5060 do obsługi połączeń, które umożliwiają bezpośrednią rozmowę bez użycia złożonej korekcji błędów potrzebnej do przesyłania danych.

Zalety i wady protokołów TCP i UDP

Poniższa tabela podkreśla najważniejsze różnice między protokołami TCP i UDP, umożliwiając szybkie spojrzenie na zalety i wady każdego z nich w różnych sytuacjach sieciowych.

Tabela ta oferuje zwięzły przegląd, ułatwiający lepsze zrozumienie, kiedy i dlaczego można preferować port TCP lub UDP i odwrotnie, w zależności od wymagań aplikacji.

TCP vs UDP: Przemyślenia końcowe

Zrozumienie różnic pomiędzy protokołami TCP i UDP ma kluczowe znaczenie, zwłaszcza podczas konfigurowania serwerów proxy w celu efektywnej obsługi określonych zadań. Serwery proxy często polegają na tych protokołach w celu efektywnego zarządzania przepływem informacji, co sprawia, że wybór między nimi jest kluczowy w zależności od wymaganych aplikacji. Tak więc, przy zakupie serwera proxy należy wyjaśnić obsłudze online, że potrzebne są dla niego określone ustawienia.