Протоколы TCP и UDP — основные протоколы транспортного уровня, обеспечивающие передачу данных между устройствами в сети. Они используются, например, при скачивании файлов, отправке электронных писем и посещении веб-сайтов. Надежность доставки данных — важный аспект их работы.
TCP: надежная передача
Для повышения эффективности и обеспечения восстановления при ошибках данные разбиваются на пакеты. TCP (Transmission Control Protocol) гарантирует надежную передачу: полную, без ошибок и в правильном порядке. Потеря, повреждение или несвоевременное прибытие хотя бы одного пакета делает данные бесполезными.
TCP — протокол, ориентированный на соединение. Перед началом обмена данными устанавливается соединение (трехстороннее рукопожатие):
- SYN: запрос на установление соединения.
- SYN-ACK: подтверждение запроса.
- ACK: подтверждение подтверждения. После этого начинается передача данных.
После отправки каждого пакета принимающая сторона отправляет подтверждение. Отсутствие подтверждения приводит к повторной отправке пакета. Порядок доставки данных гарантирован. Недостаток TCP — относительно низкая скорость из-за механизмов обеспечения надежности и упорядоченности.
UDP: приоритет скорости
UDP (User Datagram Protocol) — более простой протокол. Он не требует установления соединения и проверки готовности получателя. Это делает его менее надежным: возможна потеря пакетов и нарушение порядка доставки. Зато скорость передачи данных значительно выше.
Потеря данных не всегда критична. Например, при просмотре видеострима потеря кадра обычно незаметна, а в голосовом общении — потеря нескольких миллисекунд звука. Постоянная проверка данных в режиме реального времени сделала бы такие приложения непрактичными.
Сравнение
TCP подобен снайперу: прицеливается, стреляет и проверяет попадание. UDP — пулеметчик: ведет огонь очередями, не заботясь о точности каждого выстрела. Оба протокола важны и используются в разных ситуациях.
- TCP: используется там, где важна точность и подтверждение доставки (фотографии, переписка, банковские транзакции).
- UDP: применяется для голосового общения, потокового видео (веб-камеры, IP-камеры).
Аналогия
Работа TCP иллюстрируется следующим примером:
- Запрос: “Могу ли я выпить банку пива?”
- Подтверждение запроса: “Действительно ли ты спрашиваешь, можешь ли ты выпить банку пива?”
- Подтверждение подтверждения: “Да, я действительно хочу пивка!”
- Передача: друг отдаёт банку пива.
В случае UDP друг просто кидает банку пива и уходит.