TCP vs UDP: Demystifying the Reliability vs. Efficiency Debate

Karon, magsugod kita pinaagi sa pagtutok sa TCP. Sa sayo pa sa kapitulo sa layering, among gihisgutan ang usa ka importante nga punto. Sa layer sa network ug sa ubos, labi pa bahin sa host to host nga mga koneksyon, nga nagpasabut nga kinahanglan mahibal-an sa imong computer kung asa ang laing computer aron makakonektar niini. Bisan pa, ang komunikasyon sa usa ka network kanunay nga interprocess nga komunikasyon kaysa sa intermachine nga komunikasyon. Busa, ang TCP protocol nagpaila sa konsepto sa pantalan. Ang usa ka pantalan mahimong okupar sa usa ka proseso, nga naghatag direkta nga komunikasyon tali sa mga proseso sa aplikasyon nga nagdagan sa lainlaing mga host.

Ang tahas sa layer sa transportasyon mao kung giunsa ang paghatag direkta nga serbisyo sa komunikasyon tali sa mga proseso sa aplikasyon nga nagdagan sa lainlaing mga host, mao nga nailhan usab kini nga end-to-end protocol. Ang transport layer nagtago sa kinauyokan nga mga detalye sa network, nga nagtugot sa proseso sa aplikasyon nga makita nga daw adunay usa ka lohikal nga end-to-end nga komunikasyon nga channel tali sa duha ka transport layer entities.

Ang TCP nagbarug alang sa Transmission Control Protocol ug nailhan nga usa ka protocol nga nakabase sa koneksyon. Kini nagpasabot nga sa dili pa ang usa ka aplikasyon makasugod sa pagpadala sa datos ngadto sa lain, ang duha ka proseso kinahanglang maglamano. Ang handshake usa ka lohikal nga konektado nga proseso nga nagsiguro sa kasaligan nga pagpasa ug hapsay nga pagdawat sa datos. Atol sa handshake, usa ka koneksyon ang natukod tali sa gigikanan ug destinasyon nga mga host pinaagi sa pagbayloay sa usa ka serye sa mga control packet ug pag-uyon sa pipila nga mga parameter ug mga lagda aron masiguro ang malampuson nga pagpadala sa datos.

Unsa ang TCP? (Mylinking'sPag-tap sa NetworkugNetwork Packet Brokermahimong magproseso sa TCP o UDP Packet)
Ang TCP (Transmission Control Protocol) usa ka koneksyon oriented, kasaligan, byte-stream based transport layer communication protocol.

Gipunting sa koneksyon: Ang koneksyon-oriented nagpasabot nga ang TCP nga komunikasyon mao ang one-to-one, nga mao, point-to-point end-to-end nga komunikasyon, dili sama sa UDP, nga makapadala og mga mensahe ngadto sa daghang mga host sa samang higayon, mao nga ang usa-sa-daghang komunikasyon dili makab-ot.
Masaligan: Ang kasaligan sa TCP nagsiguro nga ang mga pakete masaligan nga ihatod ngadto sa tigdawat bisan unsa pa ang mga pagbag-o sa link sa network, nga naghimo sa protocol packet format sa TCP nga mas komplikado kaysa sa UDP.
Byte-stream-based: Ang byte-stream-based nga kinaiya sa TCP nagtugot sa pagpasa sa mga mensahe sa bisan unsa nga gidak-on ug naggarantiya sa han-ay sa mensahe: bisan kung ang miaging mensahe wala pa hingpit nga nadawat, ug bisan kung ang sunod nga mga byte nadawat, ang TCP dili ihatod kini sa layer sa aplikasyon alang sa pagproseso ug awtomatiko nga ihulog ang mga duplicate nga pakete.
Sa higayon nga ang host A ug host B nakatukod og koneksyon, ang aplikasyon kinahanglan lamang nga mogamit sa virtual nga linya sa komunikasyon aron magpadala ug makadawat og datos, sa ingon masiguro ang pagpadala sa datos. Ang TCP protocol maoy responsable sa pagkontrolar sa mga buluhaton sama sa pag-establisar sa koneksyon, pagdiskonekta, ug paghawid. Kini kinahanglan nga matikdan nga dinhi kita nag-ingon nga ang virtual nga linya nagpasabot lamang sa pagtukod sa usa ka koneksyon, TCP protocol koneksyon nagpakita lamang nga ang duha ka kilid mahimong magsugod data transmission, ug sa pagsiguro sa kasaligan sa data. Ang routing ug transport nodes gidumala sa mga network device; ang TCP protocol mismo wala magpakabana niini nga mga detalye.

Ang koneksyon sa TCP kay usa ka full-duplex nga serbisyo, nga nagpasabot nga ang host A ug host B makapadala ug data sa duha ka direksyon sa TCP connection. Sa ato pa, ang datos mahimong mabalhin tali sa host A ug host B sa usa ka bidirectional flow.

Ang TCP temporaryo nga nagtipig og datos sa send buffer sa koneksyon. Kini nga send buffer maoy usa sa mga cache nga gi-set up atol sa three-way handshake. Pagkahuman, ipadala sa TCP ang datos sa ipadala nga cache sa pagdawat cache sa destinasyon nga host sa angay nga oras. Sa praktis, ang matag kauban adunay ipadala nga cache ug makadawat nga cache, ingon sa gipakita dinhi:

TCP-UDP

Ang send buffer kay usa ka lugar sa memorya nga gimintinar sa TCP nga pagpatuman sa sender side nga gigamit sa temporaryo nga pagtipig sa datos nga ipadala. Sa diha nga ang tulo-ka-way nga handshake gihimo aron sa pag-establisar og koneksyon, ang send cache gi-set up ug gigamit sa pagtipig og data. Ang pagpadala buffer dinamikong gi-adjust sumala sa network congestion ug feedback gikan sa receiver.

Ang makadawat nga buffer usa ka lugar sa memorya nga gipadayon sa pagpatuman sa TCP sa nakadawat nga bahin nga gigamit sa temporaryo nga pagtipig sa nadawat nga datos. Gitipigan sa TCP ang nadawat nga datos sa nadawat nga cache ug naghulat nga mabasa kini sa taas nga aplikasyon.

Timan-i nga ang gidak-on sa pagpadala sa cache ug pagdawat sa cache limitado, kung ang cache puno na, ang TCP mahimong mosagop sa pipila ka mga estratehiya, sama sa congestion control, flow control, ug uban pa, aron masiguro ang kasaligan nga data transmission ug network stability.

Sa mga network sa kompyuter, ang pagpadala sa datos tali sa mga host gihimo pinaagi sa mga bahin. Busa unsa ang bahin sa packet?

Ang TCP nagmugna og TCP segment, o packet segment, pinaagi sa pagbahin sa umaabot nga stream ngadto sa mga chunks ug pagdugang sa TCP header sa matag chunk. Ang matag Segment mahimo ra mapasa sa limitado nga oras ug dili molapas sa Maximum Segment Size (MSS). Sa pagpaubos niini, usa ka bahin sa pakete ang moagi sa link layer. Ang link layer adunay Maximum Transmission Unit (MTU), nga mao ang pinakataas nga packet size nga makaagi sa data link layer. Ang labing kadaghan nga yunit sa transmission sagad nga adunay kalabotan sa interface sa komunikasyon.

Busa unsa ang kalainan tali sa MSS ug MTU?

Sa mga network sa kompyuter, ang hierarchical nga arkitektura hinungdanon kaayo tungod kay gikonsiderar niini ang mga kalainan tali sa lainlaing lebel. Ang matag layer adunay lahi nga ngalan; sa transport layer, ang data gitawag nga segment, ug sa network layer, ang data gitawag nga IP packet. Busa, ang Maximum Transmission Unit (MTU) mahimong isipon nga ang Maximum IP packet Size nga mapasa sa network layer, samtang ang Maximum Segment Size (MSS) usa ka transport layer nga konsepto nga nagtumong sa maximum nga gidaghanon sa datos nga mahimong ipadala sa TCP packet sa usa ka higayon.

Timan-i nga kung ang Maximum Segment Size (MSS) mas dako kay sa Maximum Transmission Unit (MTU), ang IP fragmentation ipahigayon sa network layer, ug ang TCP dili magbahin sa mas dako nga data ngadto sa mga segment nga angay sa MTU size. Adunay usa ka seksyon sa network layer nga gipahinungod sa IP layer.

TCP packet segment nga istruktura
Atong tukion ang pormat ug sulod sa TCP header.

Segment sa TCP

Sequence number: Usa ka random nga numero nga namugna sa computer sa dihang ang koneksyon naestablisar isip inisyal nga bili niini sa dihang ang TCP connection natukod, ug ang sequence number gipadala ngadto sa receiver pinaagi sa SYN packet. Atol sa pagpadala sa datos, ang nagpadala magdugang sa sequence number sumala sa gidaghanon sa datos nga gipadala. Ang tigdawat maghukom sa han-ay sa datos sumala sa nadawat nga sequence number. Kung ang datos makit-an nga wala sa pagkahan-ay, ang tigdawat mag-order pag-usab sa datos aron masiguro ang pagkahan-ay sa datos.

Numero sa pag-ila: Kini usa ka sequence number nga gigamit sa TCP aron pag-ila sa resibo sa datos. Gipakita niini ang sequence number sa sunod nga datos nga gilauman nga madawat sa nagpadala. Sa koneksyon sa TCP, gitino sa tigdawat kung unsang datos ang malampuson nga nadawat base sa sequence number sa nadawat nga bahin sa pakete sa datos. Kung malampuson nga nadawat sa tigdawat ang datos, nagpadala kini usa ka pakete sa ACK sa nagpadala, nga adunay sulud nga numero sa pag-ila sa pag-ila. Human madawat ang pakete sa ACK, makumpirma sa nagpadala nga ang datos sa wala pa ilhon ang numero sa tubag malampuson nga nadawat.

Ang control bits sa usa ka TCP segment naglakip sa mosunod:

ACK gamay: Kung kini nga bit 1, kini nagpasabut nga ang field sa tubag sa pag-ila balido. Gitino sa TCP nga kini nga bit kinahanglan nga ibutang sa 1 gawas sa mga pakete sa SYN kung ang koneksyon sa sinugdanan natukod.
RST gamay: Sa diha nga kini nga bit mao ang 1, kini nagpakita nga adunay usa ka eksepsiyon sa TCP koneksyon ug ang koneksyon kinahanglan nga pugson nga i-disconnect.
SYN gamay: Sa diha nga kini nga bit gibutang sa 1, kini nagpasabot nga ang koneksyon kinahanglan nga maestablisar ug ang inisyal nga bili sa sequence number gibutang sa sequence number field.
FIN gamay: Sa diha nga kini nga bit mao ang 1, kini nagpasabot nga wala nay data nga ipadala sa umaabot ug ang koneksyon gitinguha.
Ang lain-laing mga gimbuhaton ug mga kinaiya sa TCP gilangkob sa istruktura sa mga bahin sa TCP packet.

Unsa ang UDP? (Mylinking'sPag-tap sa NetworkugNetwork Packet Brokermakaproseso sa TCP o UDP Packet)
Ang User Datagram Protocol (UDP) usa ka protocol sa komunikasyon nga walay koneksyon. Kung itandi sa TCP, ang UDP wala maghatag komplikado nga mekanismo sa pagkontrol. Ang UDP protocol nagtugot sa mga aplikasyon sa direktang pagpadala sa mga encapsulated IP packet nga walay pag-establisar og koneksyon. Kung gipili sa developer nga gamiton ang UDP imbes nga TCP, ang aplikasyon direkta nga nakigsulti sa IP.

Ang tibuok nga ngalan sa UDP Protocol mao ang User Datagram Protocol, ug ang ulohan niini walo lang ka bytes (64 bits), nga mubo ra kaayo. Ang pormat sa UDP header mao ang mosunod:

UDP nga bahin

Mga destinasyon ug gigikanan nga mga pantalan: Ang ilang nag-unang katuyoan mao ang pagpakita kung asa nga proseso ang UDP kinahanglan magpadala mga pakete.
Gidak-on sa pakete: Ang gidak-on sa pakete nagkupot sa gidak-on sa UDP nga ulohan ug sa gidak-on sa datos
Checksum: Gidisenyo aron maseguro ang kasaligang paghatod sa UDP nga mga ulohan ug datos Ang tahas sa checksum mao ang pag-ila kon ang usa ka sayop o korapsyon nahitabo panahon sa pagpasa sa usa ka UDP packet aron masiguro ang integridad sa datos.

Mga kalainan tali sa TCP ug UDP sa Mylinking'sPag-tap sa NetworkugNetwork Packet Brokermahimong magproseso sa TCP o UDP Packet
Ang TCP ug UDP managlahi sa mosunod nga mga aspeto:

TCP vs UDP

Koneksyon: Ang TCP usa ka connection-oriented transport protocol nga nagkinahanglan ug koneksyon nga maestablisar sa dili pa mabalhin ang data. Ang UDP, sa laing bahin, wala magkinahanglan og koneksyon ug makabalhin dayon og data.

Tumong sa Serbisyo: Ang TCP usa ka one-to-one two-point nga serbisyo, sa ato pa, ang koneksyon adunay duha lang ka endpoint aron makigkomunikar sa usag usa. Bisan pa, ang UDP nagsuporta sa usa-sa-usa, usa-sa-daghan, ug daghan-sa-daghan nga interactive nga komunikasyon, nga mahimong makigkomunikar sa daghang mga host sa parehas nga oras.

Kasaligan: Ang TCP naghatag ug serbisyo sa paghatud sa datos nga kasaligan, pagsiguro nga ang datos walay sayop, walay pagkawala, dili doble, ug moabot sa panginahanglan. Ang UDP, sa laing bahin, naghimo sa labing kaayo nga paningkamot ug dili garantiya nga kasaligan nga paghatud. Ang UDP mahimong mag-antus sa pagkawala sa datos ug uban pang mga sitwasyon sa panahon sa transmission.

Pagkontrol sa paghuot, pagkontrol sa dagan: Ang TCP adunay congestion control ug flow control nga mga mekanismo, nga maka-adjust sa data transmission rate sumala sa mga kondisyon sa network aron masiguro ang seguridad ug kalig-on sa data transmission. Ang UDP walay congestion control ug flow control nga mga mekanismo, bisan kung ang network naghuot kaayo, dili kini mag-adjust sa rate sa pagpadala sa UDP.

Ubos sa ulohan: Ang TCP adunay taas nga gitas-on sa header, kasagaran 20 bytes, nga modaghan kung gamiton ang mga field sa opsyon. Ang UDP, sa laing bahin, adunay usa ka fixed header nga 8 bytes lamang, mao nga ang UDP adunay ubos nga header overhead.

TCP vs UDP

TCP ug UDP Application Scenario:
Ang TCP ug UDP maoy duha ka lain-laing transport layer protocol, ug aduna silay pipila ka kalainan sa mga senaryo sa aplikasyon.

Tungod kay ang TCP usa ka protocol nga nakapunting sa koneksyon, panguna kini nga gigamit sa mga senaryo kung diin kinahanglan ang kasaligan nga paghatud sa datos. Ang pipila ka kasagarang mga kaso sa paggamit naglakip sa:

Pagbalhin sa FTP file: Makasiguro ang TCP nga ang mga file dili mawala ug madaot sa panahon sa pagbalhin.
HTTP/HTTPS: Gisiguro sa TCP ang integridad ug pagkahusto sa sulud sa web.
Tungod kay ang UDP usa ka protocol nga walay koneksyon, wala kini naghatag garantiya nga kasaligan, apan kini adunay mga kinaiya sa kahusayan ug tinuod nga oras. Ang UDP angay alang sa mosunod nga mga senaryo:

Ubos nga pakete nga trapiko, sama sa DNS (Domain Name System): Ang mga pangutana sa DNS kasagaran mugbo nga mga pakete, ug ang UDP makakompleto niini nga mas paspas.
Ang komunikasyon sa multimedia sama sa video ug audio: Para sa pagpasa sa multimedia nga adunay taas nga real-time nga mga kinahanglanon, ang UDP makahatag og mas ubos nga latency aron masiguro nga ang data mahimong mapasa sa tukma sa panahon nga paagi.
komunikasyon sa broadcast: Gisuportahan sa UDP ang usa-sa-daghan ug daghan-sa-daghan nga komunikasyon ug mahimong magamit alang sa pagpasa sa mga mensahe sa sibya.

Summary
Karon nahibal-an namon ang bahin sa TCP. Ang TCP usa ka koneksyon oriented, kasaligan, byte-stream base sa transport layer komunikasyon protocol. Gisiguro niini ang kasaligan nga pagpasa ug hapsay nga pagdawat sa datos pinaagi sa pag-establisar sa koneksyon, paglamano ug pag-ila. Ang TCP protocol naggamit sa mga pantalan aron maamgohan ang komunikasyon tali sa mga proseso, ug naghatag og direktang serbisyo sa komunikasyon alang sa mga proseso sa aplikasyon nga nagdagan sa lain-laing mga host. Ang mga koneksyon sa TCP kay full-duplex, nga nagtugot sa dungan nga bidirectional data transfers. Sa kasukwahi, ang UDP usa ka connectionless oriented communication protocol, nga wala maghatag ug garantiya nga kasaligan ug angayan alang sa pipila ka mga senaryo nga adunay taas nga real-time nga mga kinahanglanon. Ang TCP ug UDP managlahi sa connection mode, service object, kasaligan, congestion control, flow control ug uban pang aspeto, ug ang ilang application scenario lahi usab.


Oras sa pag-post: Dis-03-2024