TCP 和 UDP 有什么区别？

简答

浏览器加载网页，HTTP/1.1 和 HTTP/2 都跑在 TCP 上：先三次握手建好连接，再把数据当成一条有序的字节流发过去，丢了包会重传，接收方拿到的顺序和发送方一致。UDP 不建连接，每次发一个独立的数据报，发出去就不管了，可能丢、可能重复、可能乱序。

为什么还要 UDP？因为它简单、没有握手和重传带来的等待。对实时音视频来说，晚到的旧画面已经没用了，与其等重传，不如直接丢掉看下一帧。

前端最常碰到的两个例子是 QUIC 和 WebRTC。HTTP/3 用的 QUIC 跑在 UDP 上，可是它在 UDP 之上自己做了连接、可靠传输、流控和 TLS 加密，所以不能说 HTTP/3 不可靠。WebRTC 的媒体流和 RTCDataChannel 通常也走 UDP，数据通道还能设置成不重传、不保序。

要注意，“TCP 可靠、UDP 不可靠”说的是协议本身提供什么保证。用 UDP 的应用可以在上面自己补上可靠性，QUIC 就是这样做的。

两者分别提供了什么

RFC 1122 介绍传输层时，把两者概括成一句话：TCP 是可靠的、面向连接的传输服务，提供端到端可靠性、重新排序和流量控制；UDP 是无连接的“数据报”服务。RFC 9293 也说 TCP 提供“可靠、有序的字节流服务”。

UDP 的定义很短，RFC 768 只有三页。它说 UDP 用“最少的协议机制”给程序发消息，并且明确写着不保证送达，也不防重复。UDP 头部只有源端口、目的端口、长度和校验和四个字段，比 TCP 头部简单得多。

把区别放在一起看：

“字节流没有消息边界”是什么意思？发送方分两次写入“abc”和“def”，TCP 接收方可能一次读到“abcdef”，也可能分三次读到。应用层要自己划分消息，HTTP 就靠头部和 Content-Length 或分块编码来划分。UDP 发一个数据报，对方收到的就是一个完整的数据报。

为什么 QUIC 要建在 UDP 上

TCP 是按顺序交付的，前面一个包丢了，后面的数据即使到了，也得等重传补上才能交给应用。HTTP/2 在一个 TCP 连接上跑多个请求，于是一个包丢失会卡住所有请求，这叫队头阻塞。

QUIC 把多路复用放在自己这层来做。RFC 9000 说，QUIC 的好处之一是避免多个流之间的队头阻塞：丢包时，只有数据在那个包里的流需要等重传，其他流可以继续。

那为什么不直接改 TCP？TCP 在操作系统内核里实现，路上还有大量中间设备认识它，改起来推广很慢。RFC 9000 写明 QUIC 的包放在 UDP 数据报里传，为的是“更方便地部署在现有系统和网络中”。QUIC 在用户态实现，可以跟着浏览器和服务器更新。另外，QUIC 把传输握手和 TLS 1.3 握手合在一起做，包内容也大部分是加密的。HTTP 各版本的具体差别见《HTTP/1.1、HTTP/2 和 HTTP/3 的主要区别是什么？》。

WebRTC 用的是什么

视频通话里，网络一抖，宁可画面糊一下也不要卡住等重传，所以媒体流适合跑在 UDP 上。

RTCDataChannel 用来在两个浏览器之间直接传任意数据。按 MDN 的说明，它的底层是 SCTP 跑在 DTLS 上，SDP 里的协议一般写成 "UDP/DTLS/SCTP"，也就是 UDP 承载 DTLS，DTLS 承载 SCTP；也有 "TCP/DTLS/SCTP" 的情况。创建通道时可以选择要不要保证顺序和可靠：

const channel = peerConnection.createDataChannel('game-state', {
  ordered: false,
  maxRetransmits: 0,
});

ordered: false 表示不要求按顺序交付，maxRetransmits: 0 表示丢了不重传。游戏里同步角色位置就适合这样设置，新位置马上会覆盖旧位置，旧数据丢了也无所谓。maxRetransmits 和 maxPacketLifeTime 只能二选一，同时传会抛错。

两端在不同的内网里时，可能没法直接连通，这时 WebRTC 会通过 TURN 服务器中转数据。

常见追问

DNS 用 TCP 还是 UDP？

普通查询通常走 UDP，因为一问一答很短，不值得握手。RFC 1035 最初把 UDP 消息限制在 512 字节以内（后来的 EDNS 扩展可以放宽），超出时响应会带上截断标志（TC），客户端通常改用 TCP 重新查询；区域传送则要用 TCP。浏览器里的 DNS over HTTPS 走的是 HTTPS。

UDP 有校验和，为什么还说它不可靠？

校验和只能发现数据报在传输中损坏，损坏的会被丢掉。可是丢了以后 UDP 不会重传，也不管顺序，所以它保证不了数据一定送到。

浏览器里能直接发 UDP 吗？

普通网页不能直接打开 UDP 套接字。能用到 UDP 的途径是 HTTP/3、WebRTC，以及基于 HTTP/3 的 WebTransport，都是浏览器封装好的协议。