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  • UDP协议和TCP协议

    千次阅读 2020-07-03 18:26:45
    UDP协议和TCP协议都是传输层的协议,TCP协议提供可靠的通信传输,而UDP则是常常被用于让广播和细节控制的交给应用的通信传输 UDP协议:不保证安全,但是性能比较好 UDP的传输过程类似于寄信,仅仅在乎的是信件有...

    UDP协议和TCP协议都是传输层的协议,TCP协议提供可靠的通信传输,而UDP则是常常被用于让广播和细节控制的交给应用的通信传输

    UDP协议:不保证安全,但是性能比较好

    在这里插入图片描述

    UDP的传输过程类似于寄信,仅仅在乎的是信件有没有发送,不在乎是否接收
    特点:

    • 无连接:仅仅知道接收一方的IP地址和和端口号就可以进行发送
    • 不可靠:没有确认的机制,没有重传的机制
    • 面向数据报:不能够灵活的控制读写数据的次数和数量,应用层交给UDP多长的报文, UDP原样发送, 既不会拆分, 也不会合并,倘若我们需要传输的数据超过64K,我们就需要在应用层手动的分包,多次发送,并且在接收端手动的拼装;
    • 有接收缓冲区,没有发送缓冲区:这个接收缓冲区不能保证接收到的UDP的数据报的顺序和发送UDP数据报的顺序是一样的,当缓冲区满的时候,再接收到的数据就会被直接丢弃

    TCP协议:安全和性能的一个平衡

    TCP全称为 “传输控制协议(Transmission Control Protocol”)
    在这里插入图片描述

    • 4位TCP报头长度: 表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节); 所以TCP头部最大长度是15 * 4 = 60
    • 6位标志位:
      URG: 紧急指针是否有效
      ACK: 确认号是否有效
      PSH: 提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走
      RST: 对方要求重新建立连接; 我们把携带RST标识的称为复位报文段
      SYN: 请求建立连接; 我们把携带SYN标识的称为同步报文段
      FIN: 通知对方, 本端要关闭了, 我们称携带FIN标识的为结束报文段

    特点:

    • 有连接:双方建立好连接,才可以进行通信
    • 可靠:
    • 面向字节流:
    • 具有接收和发送缓冲区

    1、确认应答机制

    基于序列号和确认序列号实现,TCP将每个字节的数据进行编号,每一个ACK都带有一个对应的确认序号,告诉发送的一方,下次发送从哪个地方开始发送
    在这里插入图片描述
    2、超时重传机制

    倘若发送端发送的数据,因为网络等问题,无法到达接收端;如果发送端在一个特定的时间啊i内没能接收到接收端发送的确认应答,这时发送端会重新发送刚才的数据。

    但是也有一种情况,接收端发送的ACK丢掉,这时发送端误以为接收端没能收到,这时会继续发送数据,接收端会收到很多重复的数据,这时我们就可以利用前面说的序列号进行去重
    在这里插入图片描述
    系统基于TCP协议实现,动态的计算报文的最大生存时间(MSL),超时时间设置为(2MSL)
    超过超时时间,表示丢包(发送的数据报,接收的确认数据报),此时需要重新发送数据报(系统中发送缓冲区中保存有数据可以重发)
    3、连接管理机制

    • 建立连接(三次握手)
      在这里插入图片描述
    • 关闭连接(四次挥手)

    在这里插入图片描述
    CLOSE-WAIT状态:此时客户端已经发出释放连接的请求,已经没有数据传输过来,但是服务端还有数据没有发送完,这时就会有这个状态
    客户端需要等待2MSL(TIME_WAIT状态)
    因为第四次的响应报文ACK可能会丢失,会导致服务端无法关闭连接,需要服务端重新发送FIN请求,所以客户端必须等待最大的超过时间(2MSL),2MSL是服务端重新发送FIN报文和客户端发出ACK确认报文所能保持有效的一个最大时长、

    为什么要三次握手和四次挥手
    在建立连接时,服务端接收到SYN请求之后,服务端并不需要做什么准备,所以就可以一次性返回SYN+ACK报文
    在关闭连接的时候,服务端收到客户端的FIN报文,并不会立即关闭,只是回复ACK,告诉给客户端我收到了你的关闭请求,服务端可能有数据还没有数据还没有传输完,只能等数据传输完之后,才会发送FIN请求,这两个地方要分开发送。

    4、滑动窗口:处于发送端,提高性能
    这种机制被称为“高速重发控制”(“快重传”)
    滑动窗口是为了改善性能,在确认应答中,每每发送一个数据报,都要进行确认应答,这样性能会比较差,所以就一次发送多个数据报。
    窗口的大小就是不需要等待应答就可以继续发送数据报的最大值,也就是说将滑动窗口里的数据报看成一个组,倘若里面有四个段,每当收到一个应答,滑动窗口就向后移一个,依次类推。
    操作系统内核为了维护这个滑动窗口, 需要开辟 发送缓冲区 来记录当前还有哪些数据没有应答; 只有确认应答过的数据, 才能从缓冲区删掉;

    数据报丢失

    • 应答数据报丢失:这种情况可以根据后面的ACK进行确认
    • 发送的数据报丢失
      在这里插入图片描述
      当1001-1000报文段丢失之后, 发送端会一直收到 1001 这样的ACK, 此时如果发送端主机连续三次收到了同样一个 “1001” 这样的应答, 就会将对应的数据 1001 - 2000 重新发送;这个时候接收端收到了 1001 之后, 再次返回的ACK就是7001了(因为2001 - 7000)接收端其实之前就已经收到了, 被放到了接收端操作系统内核的接收缓冲区

    5、流量控制
    接收端通过TCP协议头中的“窗口大小”字段,高速发送端,发送数据的大小
    这样做的目的就是为了防止接收缓冲区被打满,再次接收数据就直接丢弃,,使用窗口大小可以告诉发送端发送数据的大小
    6、拥塞控制
    网络上存在很多的计算机,可能当前的网络状态比较拥堵,在不清楚目前网络的情况下,贸然发送大量的数据,无疑是雪上加霜
    对于这个问题,TCP引入了慢启动的机制,先发送少量的数据,摸清楚当前的网络状态,再决定按照多大的速度传输数据
    拥塞窗口的初始值为1,以慢启动指数增长的方式,达到一定的阈值就转变为线性增长的方式
    7、延迟应答机制
    当接收到多个数据报的时候,不针对每条数据报进行响应,而是延迟一定的时间,这样缓冲区的数据可以很快被处理掉,这样返回的窗口的大小的字段可以设置更大,传输效率会变高
    8、粘包问题
    避免粘包问题就是要明确包的边界
    UDP不会出现粘包问题,站在应用层的站在应用层的角度, 使用UDP的时候, 要么收到完整的UDP报文, 要么不收. 不会出现"半个"的情况.

    TCP/UDP对比

    TCP是可靠连接, TCP和UDP之间的优点和缺点, 不能简单, 绝对的进行比较,根据不同的需求进行判断哪种协议是最优的
    TCP用于可靠传输的情况, 应用于文件传输, 重要状态更新等场景;
    UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域, 例如, 早期的QQ, 视频传输等. 另外UDP可以用于广播;

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  • UDP协议 TCP协议

    千次阅读 2019-06-04 19:58:24
    1.UDP协议 1.1概述 用户数据包协议UDP (User Datagram Protocol),提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),数据传输单位为 用户数据包。 无连接:不需要建立连接,也不需要释放...

    1. UDP协议 

    1.1 概述

    用户数据包协议UDP (User Datagram Protocol),提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),数据传输单位为 用户数据包。

    • 无连接:不需要建立连接,也不需要释放连接,减少了开销和发送数据的时延。

    • 最大努力的数据传输服务:不保证数据传输的可靠性,没有超时和重传功能。

    • 面向报文:发送方对应用程序交下来的服务,添加首部后就向下交付给IP层,不合并,也不拆分,保留文本的边界。UDP一次性交付一个完整的报文,因此应用程序一定要选择合适大小的报文,报文太长IP层需要进行分片,太短会导致IP数据包的相对长度过大,效率过低。接收方,去除首部后就交给应用程序。如下图所示(该图出自《计算机网络第七版》,谢希仁老师编著,下同)。

    • 没有拥塞控制:网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。对实时应用非常重要。例如:IP电话、实时视频会议、允许丢失数据但不允许有太大时延(即这些应用可以卡一下,但是要保证其实时性)。

    • 支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信。

    • 首部开销小,只有8个字节,TCP首部需要20个字节。

    1.1 首部格式和端口分用

    UDP 由数据字段 和 首部字段。 首部字段很简单,只有 8 个字节,由四个字段构成。

    • 源端口 : 源端口号, 需要对方回复时选用 ,不需要时可全用 0 。

    • 目的端口号 : 目的端口号,交付报文必须使用。

    • 长度:UDP 数据包长度 ,最小值为 8 。

    • 检验和:检测UDP 用户数据包在 传输 中 是否有错 。 有错就丢弃

    UDP 分用 , 根据首部中的目的端口号,将UDP数据报通过响应的端口,上交给最后的终点:应用进程。如下图所示。

    如果接受方 UDP 发现收到的报文不正确,  丢弃该报文, 并由 ICMP 发送“端口不可达”差错报文给主机 。

    2. TCP 协议

    传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol),提供面向连接、可靠的数据传输服务,其数据传输的单位为报文段。

    • 面向连接 : 在使用 TCP 协议之前,必须建立TCP连接,在传送数据完毕之后,必须释放连接。

    • TCP连接只能有两个端点:点对点  即一对一。

    • TCP提供可靠交付的服务。通过TCP连接传送的数据无差错、不丢失、不重复、并且按序到达

    • TCP提供全双工通信。通信双方的应用进程任何时候都可以发送数据。

    • TCP 连接两端都设有发送缓存,接受缓存,用来储存临时通信的数据。发送时,应用程序把数据传送给TCP的缓存,就可以做其他事了。接收时,TCP把收到的数据放入缓存,上层应用程序在合适的时候读取缓存。

    • 面向字节流: TCP中的流指的是流入到进程或从进程中流出的字节序列。”面向字节流 的含义“ 应用程序和TCP是一次一个数据块(大小不等)。如下图所示:

    参考文献:

    • 计算机网络/谢希仁编著. ——7版 ——北京:电子工业出版社,2017.1
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  • 1.介绍了TCP和UDP的区别; 2. 介绍了TCP和UDP的报文格式及其作用; 3.介绍了其通信机制;
  • 16 9 Vol. 16 No.9 2006 9 COMPUT ER TECHNOLOGY... 2006 UDP TCP 赵 飞, 叶 震 ( 合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽 合肥 230009) , , TCP SCTP TCP UDP , UDP , UDP , TCP UDP , RUDP , :TCP;UDP;RUDP; Ethernet :T
  • TCP协议和UDP协议的异同点,是网络安全系类的
  • UDP协议和TCP协议的校验

    千次阅读 2019-07-05 20:36:16
    UDP的校验要加上12B伪首部、伪首部5个字段、源IP(4B)、目标IP(4B)、全0字段(1B)、IP首部协议字段的值(1B)、UDP用户数据报的长度(2B)。 然后把16位作为一组,也就是2B作为一组,如果说UDP用户数据报+伪首部是奇数...

    1、UDP的头部8个字节,源端口、目标端口、长度(以字节为单位)校验和

    UDP的校验和要加上12B伪首部、伪首部5个字段、源IP(4B)、目标IP(4B)、全0字段(1B)、IP首部协议字段的值(1B)、UDP用户数据报的长度(2B)。

    然后把16位作为一组,也就是2B作为一组,如果说UDP用户数据报+伪首部是奇数个字节(也就是UDP数据报的数据部分是奇数个字节)那么那补充一个全0字节(此字节不发送、伪首部也不发送)。

     

    使用二进制反码求和、这个求和不是一下子全部求得,是两行两行的求。

    二进制反码求和和一般的求和也没什么区别,主要就是如果说高位溢出,就在最低位上加1即可。

    在计算校验和的时候,会先在校验和字段写入全0,最后是把二进制反码求和的结果取反码放入校验和字段。在接收方,也同样加上伪首部以及填充字节,计算校验和,如果没有出差错的话,应该全部是1.否则就表示出差错了。

    接收方和发送方的伪首部是一样的。

    TCP的校验方式和UDP是一样的,校验和字段也是2B,先写全0,然后加上伪首部,

    IP地址是32位 4B, IPv6的地址长度是128位

    伪首部是12字节,5个字段、源IP(4B)+目标IP(4B)+全0(1B)+协议(TCP是6)(1B)+TCP数据报的长度(首部+数据部分)

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  • tcp协议和udp协议区别TCP and UDP are two protocols that are part of the transport layer in a TCP/IP model of data transmission. Both share the same core function – transmitting data packets from the ...

    tcp协议和udp协议区别

    TCP and UDP are two protocols that are part of the transport layer in a TCP/IP model of data transmission. Both share the same core function – transmitting data packets from the client to the server and vice versa.

    TCP和UDP是两个协议,它们是数据传输的TCP / IP模型中传输层的一部分。 两者共享相同的核心功能-将数据包从客户端传输到服务器,反之亦然。

    But it is the difference between TCP and UDP protocols which make them appropriate for specialized requirements. In this tutorial, we will attempt to understand TCP and UDP before proceeding to highlight their differences.

    但是正是TCP和UDP协议之间的差异使它们适合于特殊要求。 在本教程中,我们将尝试理解TCP和UDP,然后再着重强调它们之间的区别。

    TCP和UDP协议之间的差异 (Differences Between TCP and UDP Protocol)

    Both the protocols serve completely different purposes and usually aren’t interchangeable. Though TCP can easily perform all the functionality that the UDP protocol performs at the moment, it will slow down things to an unacceptable level.

    两种协议的用途完全不同,通常是不可互换的。 尽管TCP可以轻松执行UDP协议目前执行的所有功能,但它将使事情降到令人无法接受的程度。

    For a quick background, think of the online gaming industry where missing out on a single data packet doesn’t make much of a difference. In this case, if TCP is implemented instead of UDP, it will verify the delivery of the packet and resend it if undelivered.

    快速了解一下在线游戏行业,在该行业中,丢失单个数据包的影响不大。 在这种情况下,如果实现的是TCP而不是UDP,它将验证数据包的传递并在未传递时重新发送。

    But games drop a lot of packets and frames when streamed online and retransfer of dropped packets will make the game unplayable!

    但是游戏在在线流式传输时会丢弃大量数据包和框架,并且重新传输丢弃的数据包将使游戏无法玩!

    So, when we wish to understand the difference between TCP and UDP protocols, we need to start by learning these TCP/IP protocols one by one.

    因此,当我们希望了解TCP和UDP协议之间的区别时,我们需要首先学习这些TCP / IP协议。

    什么是TCP? (What is the TCP?)

    TCP is short for Transmission Control Protocol. This data transfer protocol is connection-oriented i.e. it waits for a proper connection to be established between the communicating devices.

    TCP是传输控制协议的缩写。 该数据传输协议是面向连接的,即它等待在通信设备之间建立正确的连接。

    • The connection is closed once the data transfer is complete.

      数据传输完成后,连接将关闭。
    • These connections are verified using a three-way handshake.

      这些连接使用三向握手进行验证。
    • It ensures the proper delivery of data between the two devices.

      这样可确保在两个设备之间正确传输数据。

    To do the above three things, TCP employs its thorough error-checking mechanisms through flow control and data acknowledgement.

    为了完成上述三件事,TCP通过流控制和数据确认采用了其彻底的错误检查机制。

    • TCP uses data sequencing to ensure that all the data packets arrive at the receiver in the order they were sent.

      TCP使用数据排序以确保所有数据包均按其发送顺序到达接收器。
    • In the case of packet loss, the specific data packets can be transferred again using TCP. 

      在丢包的情况下,可以使用TCP重新传输特定的数据包。

    While it is a heavy-weight protocol, TCP compromises on speed and doesn’t allow broadcasting. With its variable header length of 20 to 80 bytes, TCP finds itself being used in HTTP, FTP, SMPT, and Telnet.

    TCP虽然是重量级协议,但会影响速度,并且不允许广播。 TCP具有20到80个字节的可变报头长度,可用于HTTP,FTP,SMPT和Telnet。

    TCP的应用 (Applications for TCP)

    TCP allows a person to establish a connection between systems that may or may not be similar to each other. Its support for a variety of networking protocols makes it a popular choice for inter-networking between two or more parties.

    TCP允许一个人在彼此相似或不同的系统之间建立连接。 它对各种网络协议的支持使其成为两个或多个参与者之间进行网络互连的流行选择。

    TCP allows easy identification of errors and delays data transfer in case the network is congested. This ensures that packet loss is minimized greatly.

    TCP可以轻松识别错误,并在网络拥塞的情况下延迟数据传输。 这样可以确保最大程度地减少数据包丢失。

    Hence, it is used for instances when a delay is acceptable while packet loss is not.

    因此,它用于延迟可接受但丢包不可接受的情况。

    什么是UDP? (What is the UDP?)

    UDP is short for User Datagram Protocol. This data transfer protocol is connectionless and oriented with user datagrams.

    UDP是用户数据报协议的缩写。 该数据传输协议是无连接的,并且面向用户数据报。

    • A datagram is a unit for data transfer in the case of packet-switched networks.

      在分组交换网络中,数据报是用于数据传输的单位。
    • While its functioning is broadly similar to TCP, UDP doesn’t wait for the receiver to be ready to receive the data.

      尽管其功能与TCP大致相似,但UDP并不等待接收者准备好接收数据。
    • It doesn’t wait for a properly established connection or use handshake protocols to check the same. 

      它不会等待正确建立的连接,也不会使用握手协议进行检查。

    This, coupled with UDP’s basic checksum-based error checking mechanisms, increase the possibility of data packet loss.

    再加上UDP的基于校验和的基本错误检查机制,增加了数据包丢失的可能性。

    • If packet loss occurs during a UDP transfer, the specific lost packets cannot be sent again.

      如果在UDP传输期间发生数据包丢失,则无法再次发送特定的丢失数据包。
    • UDP doe not offer any data sequencing either, which means that ordering the data packets has to be done by an application.

      UDP也没有提供任何数据排序,这意味着必须由应用程序对数据包进行排序。
    • Unlike TCP, UDP offers a lightweight alternative for data transfer.

      与TCP不同,UDP提供了一种轻量级的数据传输替代方案。
    • It’s simpler, faster than TCP and efficient.

      它比TCP更简单,更快,并且效率更高。
    • It allows things like broadcasting which isn’t possible through TCP.

      它允许像TCP之类的广播之类的事情。

    With its fixed header length of 8 bytes, UDP finds itself being used in DNS, TFTP, RIP, SNMP and VoIP.

    UDP具有8字节的固定报头长度,可用于DNS,TFTP,RIP,SNMP和VoIP。

    UDP的应用 (Applications for UDP)

    UDP removes the need for an established connection. This helps cut down the latency during startup. UDP allows for broadcasting and multicast data transfer. It is a popular choice for multimedia transmissions such as VoIP.

    UDP消除了建立连接的需要。 这有助于减少启动期间的延迟。 UDP允许广播和多播数据传输。 对于VoIP等多媒体传输而言,它是一种流行的选择。

    To ensure maximum speed, it uses only checksums to identify errors. This makes the data transfer speed to be enhanced at the cost of risking data packet loss.

    为了确保最高速度,它仅使用校验和来识别错误。 这使得数据传输速度得以提高,但以丢失数据包的风险为代价。

    As there is no need for a connection to be established, delays aren’t an issue in UDP. Hence it is used for instances where packet loss can be tolerated, but delay can’t.

    由于不需要建立连接,因此在UDP中延迟不是问题。 因此,它用于可以容忍丢包但不能延迟的情况。

    总结TCP和UDP协议之间的差异 (Summarizing the differences between TCP and UDP protocols)

    Now that we have an idea about both these protocols, we can move on to the difference between TCP and UDP protocols.

    现在我们对这两种协议都有了一个了解,现在我们可以继续介绍TCP和UDP协议之间的区别。

    These differences play a big role in helping you choose the correct protocol for your needs. Both TCP and UDP offer a variety of pros and cons in terms of functionality. 

    这些差异在帮助您选择所需的正确协议方面起着重要作用。 就功能而言,TCP和UDP都有许多优点和缺点。

    Here is a table that contains an overview of the difference between TCP and UDP protocols.

    下表概述了TCP和UDP协议之间的区别。

    Transmission control protocol (TCP)User datagram protocol (UDP)
    TCP is a connection-oriented data transfer protocolUDP is a datagram-oriented data transfer protocol
    Data is guaranteed to safely reach the receiverData is not guaranteed to safely reach the receiver
    Uses data acknowledgment and flow control to perform an in-depth error checkUses checksums to search for basic errors in transmission
    Data sequencing is handled by TCPData sequencing needs to be handled by an application
    TCP works slower than UDP and is a heavyweight protocolUDP works faster than TCP and is a lightweight protocol
    HTTPs, SMPT, FTP and Telnet use TCP for data exchangeDNS, DHCP, TFTP, VoIP and RIP utilise UDP for data exchange
    TCP does not allow broadcastingUDP allows broadcasting
    The header length can vary between 20 to 80 bytesThe header length is fixed at 8 bytes
    传输控制协议(TCP) 用户数据报协议(UDP)
    TCP是一种面向连接的数据传输协议 UDP是面向数据报的数据传输协议
    保证数据可以安全到达接收器 无法保证数据可以安全到达接收器
    使用数据确认和流控制来执行深入的错误检查 使用校验和来搜索传输中的基本错误
    数据排序由TCP处理 数据排序需要由应用程序处理
    TCP比UDP慢,并且是重量级协议 UDP比TCP更快,是一种轻量级协议
    HTTP,SMPT,FTP和Telnet使用TCP进行数据交换 DNS,DHCP,TFTP,VoIP和RIP利用UDP进行数据交换
    TCP不允许广播 UDP允许广播
    标头长度可以在20到80个字节之间变化 标头长度固定为8个字节

    This difference between TCP and UDP protocols make each better at handling specific kinds of use.

    TCP和UDP协议之间的差异使每种协议在处理特定种类的使用方面都更好。

    Hence, while TCP is great for general use, choosing UDP would be the right decision when speed is more essential than the risk of packet loss.

    因此,尽管TCP非常适合一般使用,但是当速度比丢包风险更重要时,选择UDP是正确的决定。

    结语 (Wrapping up)

    There is a lot of differences between TCP and UDP protocols. These differences mean that irrespective of your data transfer needs, you always have one protocol which will optimally meet your requirements.

    TCP和UDP协议之间有很多区别。 这些差异意味着,无论您的数据传输需求如何,您始终拥有一个可以最佳满足您需求的协议。

    • TCP is designed to handle load efficiently and ensure packet losses don’t occur.

      TCP旨在有效处理负载并确保不会发生数据包丢失。
    • On the other hand, UDP is based on ensuring maximum speed in data transmission.

      另一方面,UDP基于确保最大数据传输速度。

    Despite the difference between TCP and UDP protocols, both are widely used to transfer data over the network.

    尽管TCP和UDP协议之间存在差异,但两者均广泛用于通过网络传输数据。

    It’s critical to know the differences between TCP and UDP protocols when you’re working with developing applications that communicate over the network.

    在开发通过网络进行通信的应用程序时,了解TCP和UDP协议之间的区别至关重要。

    I hope this tutorial has been useful to you.

    希望本教程对您有所帮助。

    If you have any feedback, queries or suggestions, feel free to reach out to us in the comments below.

    如果您有任何反馈,疑问或建议,请随时通过以下评论与我们联系。

    翻译自: https://www.journaldev.com/38467/difference-between-tcp-and-udp-protocols

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  • 如果还学不会什么是UDPTCP和DHCP协议,请私信我

    千次阅读 多人点赞 2021-11-06 12:14:06
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空空如也

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udp协议和tcp协议