Что такое протокол udp и tcp

TCP и UDP — что это такое? В чем разница между этими протоколами?

Обмен данными между устройствами, подключенными к всемирной паутине, осуществляется с помощью набора протоколов TCP/IP. Этот стек использует разный перечень протоколов, включая UDP и TCP. Специалисты, ответственные за разработку и наладку частных/корпоративных сетей, досконально понимают разницу между ними, но с точки зрения простого пользователя назначение этих протоколов, а также разница между ними, вызывает целый ряд вопросов.

Протоколы UDP и TCP – в чем разница?

Несмотря на то, что протоколы UDP и TCP ориентированы на выполнение одной задачи – передачу данных, между ними существует ряд принципиальных отличий.

1. Процесс установки соединения. В UDP в нем нет необходимости, в то время как TCP нуждается в обязательной процедуре начала сеанса, состоящей из трех этапов.
2. Гарантия обмена трафиком. TCP отправляет запрос на предмет целостности данных – если в ответ поступает запрос о потерянных пакетах, они будут отправлены повторно. За счет этого обеспечивается абсолютная гарантия целостной передачи. Использование UDP, в свою очередь, может привести к потере некоторого количества пакетов.
3. Управление и контроль потока. TCP осуществляет комплексный контроль и управление потоком информации, а в UDP это не нужно.
4. Порядок доставки. Специфика TCP заключается в том, что все пакеты отправляются в формате строгой очередности. UDP доставляет сообщения в виде не упорядоченных датаграмм.
5. Уведомление о перегрузках. Если в рамках передачи данных возникнут перегрузки, TCP отправит соответствующее уведомление. Протокол UDP не предоставляет какой-либо защиты от перегрузки.
6. Сохранение границ переданных сообщений. Протокол TCP хоть и не может сохранить границы переданных сообщений, предоставляет гарантию их целостности. Применение протокола UDP предусматривает сохранение границ каждой пересланной датаграммы.
7. Функция сборки и сегментации пакетов передаваемой информации. Поддерживается только в рамках протокола TCP.
8. Процедура проверки достижимости. Является обязательной только для протокола TCP, в то время как протокол UDP физически не поддерживает ее.
9. Взаимодействие с соединениями полуоткрытого типа. В рамках протокола TCP никогда не происходит повторная синхронизация. А вот протокол UDP устанавливает соединение методом повторной передачи запроса к конечному пользователю.

Что такое TCP?

TCP-протокол – это виртуальный канал, сформированный между двумя или более узлами. Его работоспособность становится возможной, если заранее установить соединение – в противном случае передача информационных пакетов будет невозможной. С помощью протокола TCP реализуется надежная передача большого объема данных к разнообразным пользовательским устройствам.

Чтобы обеспечить надежное соединение, протокол TCP предусматривает трехэтапный запуск сеанса связи. Клиент и сервер должны передавать значения ISN и порта. Еще одна отличительная особенность протокола TCP заключается в использовании контрольной суммы, с помощью которой система проверяет, правильно ли передана информация конечному пользователю.

Приложения для TCP

Протокол TCP используют следующие приложения:

• HTTP;
• FTP;
• Telnet;
• SMTP.

Из этого следует, что протокол TCP пользуется популярностью среди приложений, работающих с массивом данных, разрыв которых нужно полностью исключить. Программы для загрузки файлов, отправки сообщений – это лишь малая часть программного обеспечения, построенного на базе протокола TCP.

UDP протокол — что это такое?

В рамках протокола UDP данные передаются между узлами с помощью специальных пакетов данных, не требующих проверки. При этом гарантии их получения не требуется. Данная технология не предусматривает удаление дубликатов пакетов, мониторинг и контроль их текущего расположения.

С одной стороны, специалисты в области компьютерных сетей вполне заслуженно считают UDP ненадежным протоколом. С другой, это не просто важное, а незаменимое решение для приложений, работающих в режиме реального времени, интернет-телевидения, технологии VOIP, игр по сети и так далее. Благодаря возможностям протокола UDP пропадает необходимость проводить первичную проверку соединения, соблюдения целостности и порядка структуры данных. Если какая-либо датаграмма (пакет без проверки) потеряется, происходит ее автоматический сброс. Это положительно сказывается на скорости передачи данных через сеть интернет.

Приложения для UDP

Протокол UDP незаменим для приложений, с помощью которых происходит передача мультимедийной информации, включая интернет-телевидение, интернет-телефонию и так далее. Некоторое количество данных все же может быть потеряно, но это будет сложно заметить на практике. Яркий пример – изменение качества видеоряда и звука в худшую сторону. Вот почему популярные специализированные программы заранее предлагают своим пользователям выбрать оптимальное разрешение.

Применение TCP

Из сказанного выше следует, что TCP – это протокол повышенной сложности, работа которого сопровождается большими тратами времени. Причиной этого является механизм синхронизации между узлами. При этом основное преимущество данного протокола заключается в гарантии доставки пакетов, благодаря чему эта функциональность не включается в структуру прикладного протокола.

Кроме того, применение протокола TCP является гарантией надежности доставки. В случае некорректной отправки сообщения пользователь всегда получит соответствующее уведомление в виде окна с информацией о возникшей ошибке.

Применение UDP

UDP, в свою очередь, является протоколом, обладающим высокой скоростью передачи данных. Все дело в том, что в его основу заложен минималистичный механизм, без которого не обходится ни одна передача данных. Естественно, для него характерен целый ряд недостатков. Поступление передаваемых данных происходит в хаотичном порядке – не факт, что первый пакет из общего списка не окажется последним.

Гарантии доставки передаваемой информации нет, поэтому не исключено, что в ответ пользователь получит один пакет в виде двух копий. Возникновение подобной ситуации возможно в том случае, если один адрес для отправки сопровождается двумя разными маршрутами.

Выводы

UDP – протокол, который обеспечивает высокую скорость отправки пакетов данных, но без гарантии их доставки. Если для конечного пользователя важна надежность доставки с сохранением порядка отправки данных, придется переходить на использование протокола TCP. Применение протокола UDP актуально, если проводится групповая и широковещательная передача данных. Вот почему он пользуется большой популярностью в области потокового интернет-видео, а также в игровой индустрии.

What’s the difference? UDP vs TCP

While dealing with the data exchange/transmission (i.e file, media transfer and HTTP), this network operation will be performed with level of layers. In a typical one there are; physical, data link, network, application and transport layer (which we are going to examine today in an introductory way).

Transport layer includes the transmission protocols which are bridges between client and server with specific features. Before getting into our topic, I want to talk briefly about protocol and it’s history.

PROTOCOL

Above, we talked about ‘specific features’ in communication on protocols. Protocol is actually shaped on this. Protocols are set of rules and also guidelines for data communication. Which means; If a data is going to transfer somewhere on a protocol, It has to be behaved with certain regulations of this protocol. There are types of protocols like USB (physical layer protocol), VLAN (data link layer protocol), SRT (transport layer protocol), HTTP (application layer protocol) and so on…

‘protocol’ term for data communication firstly used in A Protocol for Use in the NPL Data Communications Network written by Roger Scantlebury and Keith Barlett (1967). This was actually a milestone for shaping the modern communication systems.

TCP and UDP

TCP and UDP are popular transmission protocols. Both of them run over IP* (Internet Protocol) and regularly they can be called TCP/IP or UDP/IP. Morever, also both of them working with transfering data packages. However their specifications and application areas differ from each other. We are going to examine each one individually.

*IP (Internet Protocol): It is for routing and addressing packets of data so that they can travel across networks and arrive at the correct destination. Every device or domain that connects to the Internet is assigned an IP address, and as packets are directed to the IP address attached to them, data arrives where it is needed.

TCP (Transmission Control Protocol)

As we talked before, TCP is a transport protocol that concerned about data transmission. It runs over IP so that makes TCP to transfer data. Before transfering the data it opens a connection between the receiver (Secure connection). Once transmission begins, TCP assures that all the packets arrive the receiver in order (gives a sequence number to all packets). With TCP, each packet that arrives to receiver need to be acknowledged (ACK) by receiver. If data packet did not acknowledged by receiver, it will try to send it again (Three-way Handshake). However, after a few try, TCP will give up if data cannot reach to receiver.

This is the primary specification of the TCP, reliablity. TCP does not into in the speed of transmission. The reason is, as we talked above, it wants to make sure all the packets sent, and sent in order.

Additionally, there is flow control mechanism in TCP. It can send signal to receiver to slow the speed of transmission.

FTP, HTTP, SMTP and DNS are examples of application layer protocols that runs over TCP.

UDP (User Datagram Protocol)

UDP is an alternative communication protocol to TCP and generally it is used for audio/video streaming (live streams like Skype) because of low-latency and low packet loss. UDP runs over IP to transfer data too, like TCP.

What makes it remarkably different from TCP; It is fast but not reliable. Contrast to TCP, it is not concerned about order of the packets or establishing a secure connection with receiver before transmission. It is not possible to ensure about first packet came reached first. Furthermore, there can be corruption or loss while in transmission and there is no error recovery mechanism (But there is error checking, actually).

IGMP (network layer protocol) and DNS (application layer protocol) are protocols that can run over UDP.

SUMMARY ( COMPARISON)

TCP is connection oriented (before and at the transmission), it tries to send all data accuretly. However, UDP just sends the data.

TCP consider the order of the packets (sequence number). In UDP data tranmission, order will be mixed.

UDP is faster than TCP but not reliable as TCP.

UDP does not have flow control unlike to TCP.

TCP и UDP: в чём отличия протоколов

Если чуть упростить и добавить пафоса, то можно сказать, что протоколы транспортного уровня TCP и UDP держат на себе весь интернет. Оба они являются частью набора протоколов TCP/IP и предназначены для доставки.

Что вы знаете об интернет-связи? Во время обмена информацией между устройствами взаимодействие осуществляется по модели OSI. Она предполагает использование семи уровней взаимодействия сетевых устройств двух категорий: Media (физический, канальный и сетевой) и Host (транспортный, сеансовый, представления и прикладной).

Если залезть под капот, то передаваемые вами данные преобразовываются в поток, который дробится на пакеты. Это могут быть Ethernet-пакеты, IP-пакеты и т. д. Пакеты доставляются получателю и собираются там, преобразовываясь в поток данных.

Надо заметить, что различия между TCP и UDP в стеке IP найти трудно. Во время передачи они инкапсулируются в IP-пакеты, которыми могут пользоваться приложения. Порты есть и там, и там. Поэтому для поиска отличий необходимо заглянуть в сами TCP- и UDP-пакеты.

Например, UDP содержит одну лишь контрольную сумму, которая выражает длину пакета. А в TCP лежит гораздо больше данных. Там указываются окно, acknowledgement, sequence и другие сведения. Получается, что технически TCP сложнее, и при этом обеспечивает более надёжную доставку.

Что такое TCP и UDP

TCP (Transmission Control Protocol) — протокол сквозной связи, созданный в 1974 году и до сих пор востребованный в мире. Только вдумайтесь, почти 50 лет прошло, везде мобильный интернет и беспроводные сети, а TCP остаётся неизменным.

А всё потому, что TCP изначально был создан для надёжного соединения. Перед тем, как начинать передачу данных, протокол используется протокол рукопожатия для установления соединения, и лишь затем начинает передачу пакетов. Надёжность протокола объясняется тем, что он не теряет пакеты информации во время передачи, отправляя запрос на подтверждение получения. Если требуется, данные будут отправлены повторно. Тут надо уточнить, что очерёдность отправки пакетов сохраняется.

Из недостатков протокола можно выделить низкую скорость работы протокола. Это объясняется сложностью обеспечения надёжной передачи данных с упорядочиванием пакетов.

UDP (User Datagram Protocol) создан в 1980 году. Это более простой протокол, который не требует установки соединения между хостами для передачи данных. Пакеты отправляются сразу, без проверки клиента на предмет готовности принимать данные. Из-за такого подхода протокол менее надёжен — пакеты легко могут потеряться. А ещё отсутствует порядок отправки пакетов с данными, из-за чего получатель принимает неупорядоченную информацию. Зато передача данных происходит намного быстрее, если сравнивать с TCP.

Основные отличия TCP и UDP

Итак, как вы уже поняли, UDP — быстрый протокол, но у TCP есть гарантия получения и упорядоченность данных. Давайте коротко сформулируем отличия этих двух протоколов:

• Надёжность. TCP надёжнее, так как использует тайм-ауты, требует подтверждения получения данных и повторно отправляет данные при необходимости. У протокола UDP ничего такого нет, а данные нередко теряются на этапе доставки к хосту-получателю.
• Упорядоченность. Здесь выигрывает TCP, который гарантированно передаёт пакеты данных именно в той последовательности, которая была задана изначально. В UDP такие возможности не реализованы.
• Скорость. По этому критерию выигрывает UDP, который значительно быстрее тяжеловесного TCP, нуждающегося в установлении надёжного соединения и других необходимых для передачи данных условий.
• Метод передачи данных. TCP предполагает потоковую передачу данных, границы фрагментов данных не обозначены. UDP использует метод датаграмм, когда получатель проверяет целостность пакетов лишь при получении сообщения. Пакеты данных в данном случае имеют обозначения границ.

Если подытожить, в чём разница между TCP и UDP, то можно сказать следующее: протокол TCP нужен в ситуациях, когда требуется точная передача данных с подтверждением получения. Это может быть отправка медиаконтента, обычная интернет-переписка. UDP подойдёт для передачи голосовых сообщений и потокового видео с IP-камер, например. Каждый протокол полезен и нужен, они отлично дополняют друг друга. Просто TCP больше подходит для длительных сеансов, а UDP — для коротких сеансов.

TCP vs UDP: When to Use Which Protocol

TCP and UDP are the most widely-used communication protocols in the Internet protocol suite. One ensures the data you send is received accurately. The other transfers data quickly. Whether an application uses TCP vs. UDP depends on the relative importance of accuracy vs. speed.

This article will explain what these protocols do and their differences. We will also address why TCP is better for some applications and UDP for others. While they are core elements of IP networks, however, the two protocols can also increase your vulnerability to cyberattacks.

Transmission Control Protocol (TCP) provides reliable communications between two hosts. It transfers ordered data streams from the source and ensures accurate and complete data reconstruction at the destination. This approach compensates for the inherent unreliability of Internet Protocol (IP), the protocol that underlies a TCP connection.

On the sender’s side, TCP takes data from the application layer and creates an ordered stream of outbound segments. On the receiver’s side, TCP opens the incoming segments to reassemble the data for the application layer. Because the segments are ordered, TCP can reliably reconstruct the original file.

A TCP session begins with a three-way handshake between TCP endpoints at the source and destination:

1. The source sends a message containing an Initial Sequence Number (ISN) to the destination.
2. The destination increments the Sequence Number (SN) and sends it back to the source.
3. The source increments the SN and sends it to the destination.

At the source, TCP divides data coming from the application layer. Each piece of data gets encapsulated with a header to create a TCP segment. Among the TCP header’s ten required fields is the segment’s Sequence Number. Each new segment gets an SN that is incremented by one over the previous segment’s SN.

An IP-based network layer makes a best effort to deliver packets to their destination. But there is no guarantee that packets arrive sequentially — or at all. Even if segments arrive at the destination jumbled up, the Sequence Numbers let TCP know how to reconstruct the original data. If a segment takes too long or fails to arrive, the destination TCP can send a retransmission request to the source.

Thanks to their two-way connection, the TCP endpoints can manage segment transmission to minimize congestion. The time it takes for one end to acknowledge a message is an indicator of network congestion. In response, TCP does things like adjusting transmission rates.

User Datagram Protocol (UDP) is an unreliable communications protocol that transmits data from a source to one or more destinations. Unlike TCP, UDP does not compensate for the way IP transfers data across networks.

At the source, UDP encapsulates each piece of data in a header to create a datagram. The header consists of fields for the source port, destination port, the datagram’s length, and a checksum.

UDP is a connectionless protocol so there is no handshake process with the destination. The source UDP simply hands each datagram to the network layer’s IP and moves on to creating the next datagram. The destination UDP port listens for incoming datagrams and passes the data to the application layer. UDP has no way to recover missing datagrams.

How are TCP and UDP different?

A key distinction between these protocols is their different approaches to reliability. Thanks to its two-way connection, TCP can reconstruct the original data even with sub-optimal network conditions. On the other hand, UDP has no way to guarantee that every datagram will arrive.

The reliability TCP offers has consequences. The data transfer takes time and is more resource-intensive than UDP. Among the things TCP must do at the source and the destination:

• Manage communications between the endpoints.
• Generate segments.
• Receive segments and detect errors.
• Retransmit segments.
• Manage congestion.
• Reassemble the completed data.

With no commitments to deliver the data or manage congestion, UDP consumes fewer resources.

Latency over UDP connections is much lower than over TCP connections. Any latency over UDP is primarily due to the network itself. TCP’s various functions add additional latency to the data transmission.

Number of recipients

TCP can only transfer data from one point to another. UDP’s connectionless nature, on the other hand, allows its use for multicasting or broadcasting to multiple destinations.

When is it optimal to use TCP vs UDP?

When considering TCP vs UDP for transferring data, you have to consider your priorities.

• How important is data integrity?
• How important is latency?
• How performant are the endpoints?
• How many destinations need to receive the data?

When data integrity is your top priority, then TCP will always be the best choice. The protocol guarantees complete delivery and accurate reconstruction of the original data. Typically, applications that transfer data files will use TCP since the protocol’s latency and performance issues are not that critical.

UDP benefits applications that need to receive data quickly even if accuracy suffers. This is why real-time applications like audio and video streaming will often use UDP.

An easy way to understand the difference is to consider ways to distribute video. When downloading movies, a media app would use TCP. The priority here is delivering the file accurately to ensure correct playback. When streaming video, however, accuracy is less important than continuity. UDP ensures that data arrives at the streamer quickly. The media app uses error correction to handle missing data.

How secure are TCP and UDP?

The Internet Protocol suite was not developed with security in mind. As a result, fundamental elements of the suite, including TCP and UDP, can create security vulnerabilities.

An unencrypted IP connection is susceptible to packet sniffing. Cybercriminals can read the fields in TCP segments and UDP datagrams. Using this information, they can launch Denial-of-Service (DoS) attacks.

Both protocols, for example, are susceptible to flood attacks. In a TCP SYN flood, the attacker targets an open TCP port by flooding it with SYN messages. The targeted device responds to each one with a SYN-ACK message and then waits for responses that never come. Legitimate connections get crowded out and the system crashes. With UDP floods, the attackers send datagrams to open non-UDP ports to generate so many ICMP responses that the targeted system fails.

TCP connections are vulnerable to attacks in other ways. When hackers inspect a TCP segment, they can get enough information to create fake segments. This spoofing lets them transmit commands to the receiving system to support a breach. Generating random SNs should prevent this attack. However, some TCP/IP stacks use predictable random number generators, which makes their communications vulnerable.

Another TCP and UDP vulnerability is not specific to the protocols themselves. Basic applications such as Telnet, FTP, DNS, and SSH depend on these protocols. But they also have known vulnerabilities that are exposed by open TCP or UDP ports.

Twingate’s Approach to Zero Trust Security

TCP and UDP play a crucial role in Twingate’s Zero Trust security solution. The Zero Trust framework is a modern approach to network security that focuses on defending resources rather than networks. Each resource is surrounded by a software-defined perimeter that renders it invisible to anyone on the private network or the public internet. Only after successful authentication and authorization will a user gain access to a resource and, even then, that access will be temporary.

Zero Trust lets an organization apply a fine-grained segmentation of their networks and reduces their attack surface. However, some solutions implement Zero Trust at the application layer. They may not be compatible with every on-premises system or cloud-hosted application. When they are, they require the configuration of every user device and protected resource. This approach makes deployment and maintenance both difficult and expensive.

Twingate’s Zero Trust solution takes a more elegant approach. The Twingate Client running on a user’s device is protocol-agnostic and will transparently proxy TCP and UDP traffic. The same is true for the protected resource’s Twingate Connector. The two ends of the Zero Trust connection can also exchange ICMP messages (pings) to support network management.

With Twingate’s built-in protocol support, neither the client device nor the resource needs special configurations. Access to the resource may be browser-based, RDP, SSH, or VNC and it will work without any additional overhead.

Secure your TCP and UDP traffic with Twingate

The TCP and UDP transport protocols handle much of the data transferred over IP-based networks. TCP offers accurate delivery between two locations but requires more time and resources. UDP requires less overhead and lower latency but cannot guarantee that every datagram will be delivered.

Because Twingate’s approach to Zero Trust Network Access supports both TCP and UDP, you can seamlessly protect almost any on-premises or cloud-based resource with minimal overhead.

Contact Twingate to learn more about our modern approach to remote access and security.