TCP和UDP的区别

TCP和UDP都是传输层协议，负责在网络中传输数据。但是，它们之间存在一些关键的区别：

1. 连接方式：TCP是一种面向连接的协议，这意味着在数据传输之前，会先建立一条专用的通信连接。而UDP是无连接的，不会预先建立连接。

2. 可靠性：TCP设计用于在不可靠的网络中提供可靠的端对端字节流传输，因此它提供了数据传输的保证。相比之下，UDP可能不保证数据的完整性和正确性，因此可能会出现数据丢失的情况。

3. 系统资源要求：TCP对系统资源的要求较高，因为它需要维护连接状态、重发数据等。而UDP对系统资源的要求较低，因为它不需要维护连接状态。

4. 包头结构：UDP的包头结构相对简单，只包含源端口号、目的端口号、长度和校验和。而TCP的包头结构更复杂，包含了序列号、确认号、控制位等字段。

5. 应用场景：TCP主要用于需要可靠传输的应用，如Web服务器、邮件服务器等。而UDP主要用于对高速传输和实时性有较高要求的通信或广播通信，如视频流、在线游戏等。

TCP保证可靠传输的方式主要有：

1. 建立连接：通过三次握手建立连接，保证连接实体真实存在。

2. 序号机制：对每个字节的数据都进行编号，确保数据按序、完整到达接收方。

3. 校验和：在数据传输过程中，将发送的数据段都当做一个16位的整数，将这些整数加起来并进行取反得到校验和。发送方和接收方都会验证校验和是否相同，以此确定数据是否传输有误。

4. 确认应答与超时重传：当接收方收到数据后，会向发送方发送一个确认应答（ACK）。如果发送方在一定的时间周期内没有收到相应的ACK，等待一定的时间，超时之后就认为这个数据包丢失，就会重新发送。

5. 流量控制和拥塞控制：窗口控制解决了两台主机之间因传送速率而可能引起的丢包问题，在一方面保证了TCP数据传送的可靠性。然而如果网络非常拥堵，此时再发送数据就会加重网络负担，那么发送的数据段很可能超过了最大生存时间也没有到达接收方，就会产生丢包问题。

UDP协议本身无法保证可靠传输，其特性是不可靠的无连接协议。然而，其可靠性的确保实际上是借鉴了TCP可靠性传输的策略，例如：

1. 序列号机制：虽然UDP不提供内置的序列号机制来保证数据的有序性，但应用层可以根据需求为每个数据包分配一个序列号，以此实现数据包的顺序控制。

2. 确认应答与超时重传：同样地，UDP也不提供确认应答和超时重传机制，这些需要在应用层自行实现。当接收方收到数据后，可以向发送方发送一个确认信号，若在规定时间内未收到确认信号，则认为该数据包丢失，需要重新发送。

3. 重排机制：由于UDP数据包可能因网络原因而发生乱序，因此在应用层需要对接收到的数据包进行排序。

4. 窗口机制：类似于TCP的流量控制，应用层也可以实现窗口机制来控制发送速率，防止接收方处理不过来而导致丢包。