Протоколи TCP та UDP є основними компонентами інтернет-комунікацій, відповідальними за обмін даними. Вони функціонують на основі протоколу IP (Internet Protocol). Хоча обидва використовуються для передачі даних через Інтернет, їх механізми роботи та застосування суттєво відрізняються.
Не варто вважати їх ідентичними. TCP і UDP відіграють важливу роль у передачі даних, але вони призначені для різних завдань і мають різні характеристики. Щодня, користуючись інтернетом, ви використовуєте ці протоколи, навіть не усвідомлюючи цього.
Обидва протоколи базуються на IP, тому варто спочатку розібратися з суттю цього протоколу перед вивченням TCP та UDP.
Що таке IP-адреса?
IP (Internet Protocol) є фундаментом Інтернету. Кожен пристрій, що підключається до мережі, отримує унікальну IP-адресу. Раніше використовувалися лише цифрові IP-адреси формату IPv4, що складалися з чотирьох чисел від 0 до 254, надаючи 4,3 мільярда унікальних адрес.
Зі зростанням Інтернету з’явився IPv6, який використовує 16-кові цифри, забезпечуючи 340 ундецильйонів унікальних IP-адрес (3,4 * 10^28). Адреси IPv6 використовують базу 16 (0-9 та a-f).
Приклад адреси IPv4: 10.238.126.215
Приклад адреси IPv6: fe80:0db8:0412:2001:3c5e:0000:10a9
Хоча IPv6 поступово замінює IPv4, обидва протоколи працюють паралельно. IP-адреси дозволяють пристроям ідентифікувати один одного в мережі та обмінюватися даними. IP розбиває дані на пакети для кращого керування. Кожен пакет містить не тільки дані, а й IP-адресу отримувача. Ця адреса називається заголовком.
Коли пакет залишає пристрій, він потрапляє до шлюзу, який шукає IP-адресу призначення в своїй базі. Якщо адреса не знайдена, пакет передається далі, доки не досягне шлюзу, який її знає. Пакети можуть доставлятися різними маршрутами і не обов’язково в порядку відправлення.
IP не залежить від типу даних, що робить його універсальним для відео, аудіо, зображень, електронної пошти та інших форматів.
Протокол TCP: гарантована доставка даних
TCP (Transmission Control Protocol) є одним з основних протоколів Інтернету. Він дозволяє програмам і пристроям обмінюватися інформацією в мережі. Іноді його називають TCP/IP, але це той же протокол.
Дані розбиваються на пакети для передачі. TCP відповідає за збирання цих пакетів назад у вихідну форму. Він очікує на прибуття всіх пакетів, підраховує їх, перевіряє на помилки, підтверджує доставку та вимагає повторного надсилання відсутніх. Після отримання всіх пакетів TCP збирає їх у початкові дані.
TCP гарантує, що дані прибувають до отримувача в тому ж вигляді, що й у відправника. Цей процес передбачає постійний двосторонній зв’язок між пристроями до повної доставки даних. Проте це робить TCP більш ресурсомістким, оскільки втрата пакету може сповільнити весь процес.
Основні характеристики TCP:
- Гарантує доставку всіх пакетів.
- Вимагає повторного надсилання відсутніх пакетів.
- Доставляє пакети в порядку.
- Повільніший за UDP через додаткові перевірки.
- Підходить для веб-сайтів, електронної пошти, передачі файлів (FTP), P2P.
Протокол UDP: швидкість понад надійність
UDP (User Datagram Protocol) – це альтернатива TCP. Він також використовується для передачі даних, але працює інакше. UDP менш прискіпливий до даних порівняно з TCP.
Можна уявити, що TCP уважно перевіряє кожен лист, забезпечуючи його доставку, тоді як UDP просто пересилає листи без перевірки їхньої цілісності, відкидаючи втрачені. UDP швидший, але може втрачати пакети.
Втрата пакетів не є критичною для певних застосунків. Наприклад, при використанні VoIP втрата пакетів може призвести до коротких переривань звуку, що не є критичним. Те ж саме стосується ігор, де незначні затримки не є проблемою.
Основні характеристики UDP:
- Швидший за TCP, використовує менше ресурсів.
- Не гарантує порядку доставки пакетів.
- Відкидає втрачені пакети для прискорення з’єднання.
- Відправник не знає, чи були відкинуті пакети.
- Використовується для потокового відео, VoIP, ігор, прямих трансляцій.
TCP та UDP у VPN
VPN часто використовують WireGuard або власні протоколи, але OpenVPN залишається надійним і швидким. OpenVPN може працювати як з TCP, так і з UDP. Вибір між цими протоколами може здаватися важливим, але не завжди є визначальним.
При використанні VPN різниця у швидкості між TCP та UDP може бути невеликою. Однак вибір протоколу стає важливим, якщо потрібно обійти брандмауер. Брандмауери можуть блокувати порти, на яких працюють ці протоколи. Тому VPN-сервіси дають можливість вибирати між TCP та UDP. Якщо з’єднання не працює через один протокол, можна спробувати інший.
Порівняння TCP та UDP
| TCP | UDP |
| Найпопулярніший протокол в Інтернеті. | Використовується для ігор, потокового відео, VoIP, прямих трансляцій. |
| Гарантує доставку всіх даних. | Відправник не знає, чи доставлені пакети. |
| Пакети доставляються в порядку. | Пакети можуть доставлятися не по порядку. |
| Більш ресурсомісткий, повільніший. | Менш ресурсомісткий, швидший. |
Висновок
TCP і UDP схожі протоколи, які забезпечують доставку даних. TCP ретельно перевіряє дані та намагається не втрачати пакети, що робить його ідеальним для веб-сайтів, електронної пошти, обміну файлами. UDP перевіряє лише цілісність пакетів і не вимагає повторного надсилання відсутніх. Він швидший, але може втрачати пакети, тому застосовується для ігор, VoIP, потокового відео.