Что такое TCP и UDP, как они работают и как их сравнивать?

За последние несколько лет нам уже вдалбливали в головы некоторые перестановки фразы «данные – это король». Да, данные — это знания, знания — это сила, и мы живем в эпоху больших данных. Большой! Однако эти данные все равно необходимо перенести из точки А в точку Б.

Именно здесь на сцену выходят протоколы передачи данных. Существует несколько различных методов передачи данных от одного участника к другому, и мы собираемся внимательно рассмотреть два из них. Но сначала мы рассмотрим TCP и UDP, включая то, что они собой представляют, как они работают и как их сравнивать.

Но прежде чем ответить на вопрос «Что такое TCP и UDP», давайте поговорим о сетевых моделях OSI.

Семь уровней модели OSI

Международная организация по стандартизации создала концептуальную модель, позволяющую различным системам связи взаимодействовать с использованием стандартного протокола. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем, или сокращенно OSI. Думайте об OSI как об универсальном языке, который позволяет компьютерам любого типа обмениваться информацией.

OSI имеет семь уровней, и каждый из них служит руководством по обмену информацией. Слои:

1. Физический уровень
2. Уровень канала передачи данных
3. Сетевой уровень
4. Транспортный уровень
5. Сеансовый уровень
6. Уровень представления
7. Прикладной уровень

TCP и UDP — это интернет-протоколы (IP), а IP-адреса существуют на сетевом уровне OSI. Интернет-протоколы позволяют отправлять электронные письма друзьям, загружать видео с кошками или проверять свой банковский баланс онлайн. Рассмотрим IP-адреса FedEx или UPS в Интернете, доставляющие пакеты данных получателям.

Что такое TCP и UDP?

TCP означает протокол управления передачей. TCP — это протокол, ориентированный на соединение. Это означает, что для передачи данных между двумя местоположениями требуется установленное соединение. Кроме того, TCP имеет встроенные системы, которые ищут ошибки и гарантируют доставку данных в том же порядке, в котором они были отправлены.

Однако TCP съедает полосу пропускания — цену, которую вы платите за отправку и получение веб-страниц, изображений и файлов данных.

С другой стороны, UDP означает «Протокол пользовательских дейтаграмм», более простой Интернет-протокол без установления соединения, который не требует служб проверки ошибок и восстановления. UDP не требует затрат на открытие, поддержание или завершение соединения. UDP непрерывно отправляет данные получателю, независимо от того, получил он их или нет.

Хотя UDP не является лучшим выбором для отправки электронной почты, просмотра веб-страниц или загрузки файлов, он отлично подходит для связи в реальном времени, например широковещательной или многозадачной сетевой передачи.

Давайте подробнее рассмотрим различия между TCP и UDP, пока мы отвечаем на вопрос «что такое TCP и UDP». Мы увидим, как эти два протокола сочетаются по скорости, использованию полосы пропускания, проверке ошибок и безопасности.

В чем разница между TCP и UDP?

Эта удобная таблица наглядно показывает различия между TCP и UDP:

Рассмотрим эту аналогию. У вас есть два дома (А и Б), разделенные глубокой траншеей, наполненной раскаленной магмой. У вас есть посылка с жизненно важными лекарствами, которую необходимо доставить из дома А в дом Б. Есть два способа доставить жизненно важные лекарства:

• Потратьте время и силы, чтобы аккуратно построить стальной мост через пропасть и пройти по ней.
• Привяжите пакет к кирпичу и бросьте через пропасть.

Первый вариант гарантирует, что лекарство обязательно попадет в руки обитателей Дома Б. Просто это занимает немного больше времени, условно говоря. Однако второй вариант не требует времени, чтобы привязать пакет к камню и бросить его, но ракета может не долететь и упасть в магму. Возможно, часть лекарства может выпасть при транспортировке. Или кто-то другой может забрать посылку. Так что да, второй способ быстрее, но менее надежен.

Что такое TCP и UDP: сравнение скорости

Мы намекнули на разницу в скорости TCP и UDP, но давайте посмотрим поближе. UDP быстрее TCP, поскольку поддерживает непрерывный поток пакетов и не требует «подтверждения». TCP всегда подтверждает наборы пакетов, поэтому он должен повторно передавать каждое отрицательное подтверждение, что необходимо в случае потери пакетов данных.

Поскольку UDP позволяет избежать ненужных накладных расходов на транспортировку TCP, он более эффективно использует полосу пропускания и предъявляет меньше требований к малопроизводительным сетям.

Как IP работает для передачи данных

Процесс перемещения данных через Интернет называется «маршрутизацией». Каждый источник и пункт назначения имеют IP-адрес, аналогичный адресу вашего дома. Стандартный адрес IPv4 имеет 32-битное число, состоящее из подсетей, определяемых как сегменты чисел, разделенные точками. Каждая подсеть имеет до трех цифр, до 12 цифр или 15 символов, если включить точки.

IP разбивает ваши данные на более мелкие PDU, известные как пакеты при использовании TCP или дейтаграммы при использовании UDP. Сначала каждый пакет получает метку (заголовок), указывающую место назначения и источник. Затем данные передаются через маршрутизаторы или шлюзы, содержащие списки информации для разных IP-адресов и соответствующих им доменов в Интернете. Информация перемещается от одного шлюза к другому, пока один из них в конечном итоге не распознает пункт назначения пакета.

Что такое TCP и UDP: что лучше для видеоконференций?

Элементы управления потоками TCP надежны, но не могут восстанавливать недостающие данные достаточно быстро, чтобы их можно было использовать для видеоконференций в реальном времени. Ведь скорость важна. Вот почему UPD гораздо лучше подходит для видеоконференций.

Приложения TCP и UDP: когда один метод лучше другого?

Вот разбивка ситуаций, в которых один протокол лучше использовать по сравнению с другим.

• Если вы активно используете мультимедиа или протокол передачи голоса по Интернету (VoIP), вам следует использовать UDP.
• Было бы лучше, если бы вы использовали TCP-сокеты, когда и клиент, и сервер отправляют пакеты независимо друг от друга одновременно. Этот выбор приведет к периодическим задержкам, но это незначительное неудобство.
• Вам следует использовать UCP, когда и клиент, и сервер отправляют пакеты отдельно, но случайные задержки недопустимы. Например, многопользовательские онлайн-игры.
• Итог: если вы цените надежность выше скорости, выбирайте TCP. Протокол TCP гарантирует, что пункт назначения получит информацию именно в том виде, в котором она была отправлена. Вам придется бороться с проблемами скорости и случайными повторными попытками из-за отказа в соединении. Но если вам нужна скорость и вас не волнует точный характер полученных данных или недостающих пакетов, используйте UDP.
• Если вас беспокоит безопасность Интернета, вам лучше использовать TCP. Например, вы отправляете пакеты запросов на сервер, если используете TCP для доступа к веб-странице. Затем сервер отвечает, отправляя дополнительные пакеты данных, каждый из которых помечен информацией об отправителе и получателе, и ожидает подтверждения. Пакеты проверяются на наличие повреждений и отслеживаются на предмет полноты. Если есть какие-либо ошибки или отсутствуют подтверждения, серверу будет предложено повторно отправить пакет.

Изучите типы атак на систему, используемые методы и многое другое с помощью сертифицированного курса этического взлома. Зарегистрируйтесь сейчас!

Вас интересует будущее кибербезопасности?

Говоря о вопросах безопасности, кибербезопасность представляет собой огромную и растущую проблему в мире ИТ. В результате безопасность становится более приоритетной, поскольку более конфиденциальные данные попадают в облако. Поэтому, если вы ищете карьеру, которая обеспечит одновременно вызов и долголетие, вам следует подумать о кибербезопасности.

Simplilearn предлагает программу последипломного образования в области кибербезопасности, которая поможет вам изучить комплексные подходы к защите вашей инфраструктуры и данных. Вы приобретете навыки анализа и снижения рисков, облачной безопасности и соблюдения требований. Кроме того, вы получите навыки различной сложности, от базовых до продвинутых, на ведущих в отрасли курсах сертификации по кибербезопасности, составляющих программу.

По данным Glassdoor, эксперты по кибербезопасности в США могут зарабатывать в среднем 76 774 доллара в год. Payscale сообщает, что специалисты по кибербезопасности в Индии могут зарабатывать в среднем 753 000 фунтов стерлингов в год.

Итак, чего же вы ждете? Ознакомьтесь с разнообразными предложениями Simplilearn по кибербезопасности (более полдюжины различных курсов) и подготовьтесь к карьере, которая щедро вознаградит вас за обеспечение безопасности данных по всему миру. Посетите Simplilearn сегодня!