Можете сравнить TCP и UDP протоколы по надежности и скорости?

Объясните, когда вы бы выбрали один протокол вместо другого, с конкретными примерами использования для каждого.

Подсказки:

• Подумайте об приложениях, где гарантированная доставка сообщений имеет критическое значение, по сравнению с теми, где некоторые потери пакетов приемлемы.
• Учтите, как установление соединения влияет на тайминги.
• Помните, что TCP имеет встроенные механизмы congestion control и управления потоком.

Выше ожиданий:

• Понимание трехэтапного рукопожатия и селективных подтверждений.
• Знание возможностей UDP для мультикаста.
• Знание о TCP backpressure и проблемах блокировки пакетом в начале очереди.

Протокол управления передачей (TCP)

TCP обеспечивает надёжную, ориентированную на соединение доставку данных:

• Устанавливает соединение посредством рукопожатия (handshake) до передачи данных
• Гарантирует доставку пакетов с помощью механизмов подтверждения
• Поддерживает порядок пакетов с помощью номеров последовательности
• Реализует управление потоком и управление перегрузкой (congestion control)
• Обнаруживает ошибки и запрашивает повторную передачу потерянных или поврежденных пакетов

Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP)

UDP является протоколом без соединений и ставит во главу угла скорость:

• Не требуется установления соединения (просто отправляет данные)
• Нет гарантии доставки или подтверждений
• Нет порядка пакетов
• Минимальная проверка ошибок
• Нет управления потоком или перегрузкой
• Поддерживает мультикаст (отправка нескольким получателям одновременно)

Сравнение TCP и UDP

Аспект	TCP	UDP
Скорость	Медленнее из-за накладных расходов (соединение, целостность)	Быстрее с минимальными накладными расходами
Надёжность	Высокая (гарантированная доставка)	Низкая (не гарантирует)
Накладные расходы	Выше	Ниже
Задержка	Выше начальная задержка	Минимальная

Когда следует выбрать TCP

• Данные должны прибыть полностью и в отправленном порядке (передача файлов, веб-серфинг, machine-to-machine задачи и запросы)
• Надёжность важнее скорости (электронная почта, банковские транзакции)
• Приложения нуждаются в автоматическом восстановлении после перегрузки сети

Когда следует выбрать UDP

• Скорость имеет критическое значение, и случайная потеря пакетов приемлема
• Приложения реального времени, где своевременность важнее полноты
• Приложения, управляющие собственными механизмами надёжности
• Требуется широковещательная или многоадресная рассылка

UDP избегает проблем блокировки начала очереди (когда один задержанный пакет блокирует все остальные), которые могут повлиять на потоки TCP.

Конкретные варианты использования

TCP: Веб (HTTP/HTTPS), электронная почта (SMTP), передача файлов (FTP), подключения к базам данных, SSH, удалённый рабочий стол, RPC протоколы.

UDP: Трансляция видео или аудио, VoIP, онлайн-игры, DNS, телеметрия IoT