在我們開始學習網絡編程的時候，我們發現一些名詞出現的頻率極其高，比如 TCP/IP、UDP、OSI 七層網絡模型等。這肯定不是偶然，因為它們極其重要，才會被人反復提及。尤其在面試的時候，面試官喜歡把它們拿來，當作考察面試者基礎功底的重要環節。為了不讓文章顯得冗余，我們今天只談網絡中的 TCP、UDP 和端口。

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協議、TCP 和 UDP

在了解 TCP(Transmission Control Protocol 即傳輸控制協議) 和 UDP(User Datagram Protocol 即用戶數據包協議) 之前，我們先要知道一個名詞，即協議。它到底是什么?它其實就是一套約定成俗的規則。就像開會的時候，我們達成了一些共識，先開發那個接口，項目什么時候上線等等。

可以毫不夸張地說計算機網絡的構建與發展，奠基石就是各種網絡協議。它們定義了信息通訊的方式，以及如何收發信息等，比如：

• IP 協議負責將多個包交換網絡連接起來，并管理通訊 IP 源地址和目標地址的協議
• TCP 和 UDP 協議則是位于應用層和 IP 層之間，負責它們之間信息傳輸的重要協議

既然是協議，大家都必須遵守，否則，今天張三定一個協議，李四不同意，他明天再定一個協議，這就亂了套。因此，不同的大廠和許多公司就聯合起來組成一個組織，將這些協議統一規范起來。你就必須得用這些規定好的協議，否則就無法通信。這才實現了“地球村”的夢想。今天無論用什么設備，在世界的任何角落，用哪種國家的語言，都可以很方便地使用網絡進行通信。

TCP 和 UDP 的特點

用一個不算嚴謹的說法總結 TCP 就是，女孩子如果遇到 TCP 這樣的男生，就嫁了吧。因為TCP的核心特點就是靠譜。他的特定包括，面向連接、可靠、基于字節流控制的傳輸，就像一個管道一樣將應用層和 IP 層連接起來。

而與之相對應的，UDP 就像二十多歲的浪子。他們不夠可靠，但卻充滿熱情。一切以效率為先，他們可以馬上答應你很多事情，并且愿意立馬付出實踐。你這一秒說佛珠浪漫，他不管身處何處，立馬搭飛機給你去取，下一秒說想去聽周杰倫的演唱會，他立馬給你訂票。當然，人的精力和時間都有限，所以就可能出現不可控的意外，比如根本沒有足夠的錢買門票等。這和UDP相仿，它提供無連接通信，但不對傳送的數據包提供可靠性保證。

TCP 和 UDP 的特點總結

TCP 和 UDP 的使用場景

不同的人，因性格不同，做事的方式也不一樣，你不能說這樣就一定好，那樣就一定不好，對于 TCP 和 UDP 也是一樣，在不同的場景中，他們各有各的妙用。

比如在開發一個游戲的的程序是，對于玩家登陸賬號，因為我們要確保不同的玩家能登陸到自己的賬號，這個時候就要應用 TCP 協議。而對于控制游戲中角色的移動，我們只需根據玩家鼠標的點擊移動角色，如果因為小概率的網絡問題，對于玩家來說，再次進行角色移動操作即可，成本和風險在可控范圍內，因此就可以使用 UDP 協議。

我們從以上可以看出，如果是基礎服務功能，則***使用 TCP 協議，保證服務的可靠性。以確***程中，每一個網絡包能夠正確抵達目的地。而相較于 UDP ，程序員則需要自己去進一步做丟包情況和字節傳輸順序的處理。

可不要因此就覺得 UDP 非常難用，正相反，其實有大量的服務是基于 UDP 協議的。比如 DNS 解析服務。每一臺電腦訪問外網網頁，都需要通過 DNS 服務解析域名，從中找到對應的 IP 地址。這個時候如果 DNS 出了問題，我們其實只需要再一次進行 DNS 尋址查詢即可。唯一的副作用，可能就是有一丁點兒延遲罷了。

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另一個 UDP 的應用就是 IP 電話， 我們常把它稱作 VoIP(Voice over IP)，它的原理可以簡化的理解為，把撥打電話從以往的電話通訊，轉移到網絡通訊上，類似于我們現在的微信通話。當你和某人通話的時候，用的就是 UDP ，想象一下，其實我們這個時候需要的并不是可靠性，而是實時性。如果不幸中間有一點信息損失了，比如你媽說：“過年給我把對象帶回來，不然就別回來了”。由于信息損失一部分，像這樣——“過年給 把對象帶 來，不然 別回 了”，其實我們是可以理解一整句話的意思的。而如果用 TCP，我們可能說一句話，別人 30 秒之后才能聽到，這顯然是不能忍受的。

因此，我們明白了，在日常的開發過程中，我們應該根據不同的應用場景，選擇對應的 TCP 或者 UDP 作為網絡傳輸協議，而不能因為我們對 UDP 不熟悉，就從心理上抗拒它。

端口及其特點

如果 IP 是用來定位街區的，那么端口就是對應于該街區中每一戶的門牌號。在通訊過程中，數據通過各種通訊協議最終抵達設備(如計算機)后，這里的設備就相當于一個街區，而在設備計算機內部有很多程序在跑，數據進來之后，必須要給它一個對應的門牌號(即端口號)，程序才方便進行后續操作。

端口號屬于傳輸協議的一部分，因此我們可以說，數據通過 IP 地址發送對應的數據到指定設備上，而通過端口號把數據發送到指定的服務或程序上。

程序一般不止是監聽指定的端口號，而且也會明確對應的傳輸協議。所以我們在進行數據傳輸的時候，既要指定對應的端口號，也要指定對應的通訊協議，很多人僅僅會說：程序 A 監聽著 33001 端口，這個是不正確的，至少是不完全正確的。相應的，我們應該這樣說：程序 A 使用 TCP 協議，監聽 33001 端口，當然你也可以說：程序 A 使用 UDP 協議，監聽 33001 端口。

指定傳輸協議和端口，顯而易見的好處在于，當我們進行端口轉發或者構建網絡防火墻的時候，我們可以很方便的通過協議和端口進行隔離。以防止不可預見的意外發生。對于計算機來說，通過這種方式可以防止外網各種不必要的數據，進入本地局域網。

你可能會想，這么多端口號，如果大家都用同一個，那不是也有沖突。沒錯，這就需要一個專門的組織來管理它們，IANA( Internet Assigned Numbers Authority 即互聯網號碼分配局 )，它負責管理端口注冊。大多數主流的程序，都有一個明確的已注冊端口，比如常見的 FTP 監聽 20、 21 端口，而 HTTP 服務監聽 80 端口等。如果有一個程序想注冊某個端口，那么 IANA 會先去查一查這個端口是否已被注冊，如果已經被注冊了，它則會拒絕申請。

端口號根據范圍分為三種

1. Well-Known Ports(即公認端口號)

它是一些眾人皆知著名的端口號，這些端口號固定分配給一些服務，我們上面提到的 HTTP 服務、 FTP服務等都屬于這一類。知名端口號的范圍是：0-1023。

2. Registered Ports(即注冊端口)

它是不可以動態調整的端口段，這些端口沒有明確定義服務哪些特定的對象。不同的程序可以根據自己的需要自己定義，注冊端口號的范圍是：1024-49151。

3. Dynamic, private or ephemeral ports(即動態、私有或臨時端口號)

顧名思義，這些端口號是不可以注冊的，這一段的端口被用作一些私人的或者定制化的服務，當然也可以用來做動態端口服務，這一段的范圍是：49152–65535。