TCP i UDP to protokoły komunikacyjne, które określają, jak dane są wymieniane w sieci internetowej. Jeżeli znasz już pojęcie IP (czyli protokół internetowy), to jesteś na dobrej drodze, ponieważ zarówno TCP, jak i UDP zostały opracowane w oparciu o ten standard.
Nie należy jednak mylić tych dwóch protokołów; mimo że oba odgrywają rolę w przesyłaniu oraz odbieraniu danych w Internecie, różnią się znacząco i w związku z tym służą różnym celom.
W skrócie, codziennie nieświadomie korzystasz z tych dwóch protokołów, gdy przeglądasz Internet, co czyni je kluczowymi dla komunikacji Twojego urządzenia z siecią oraz innymi podłączonymi do niej urządzeniami.
Zanim jednak zagłębisz się w szczegóły TCP i UDP, warto najpierw poznać podstawy protokołu IP. Musisz nauczyć się chodzić, zanim zaczniesz biegać.
Czym jest adres IP?
IP, czyli protokół internetowy, stanowi fundament, na którym opiera się współczesny Internet. Jego znaczenie jest widoczne w tym, że każde urządzenie podłączone do sieci posiada unikalny adres IP, który umożliwia mu dostęp do Internetu.
W przeszłości adresy te składały się wyłącznie z cyfr i przecinków. Adres IPv4, na przykład, składa się z czterech oddzielnych liczb, z których każda może przyjąć wartość od 0 do 254. IPv4 oferuje łącznie 4,3 miliarda unikalnych adresów IP.
W miarę rozwoju Internetu pojawił się problem niewystarczającej liczby unikalnych adresów, co doprowadziło do wprowadzenia systemu IPv6. Adresy IPv6 wykorzystują liczby szesnastkowe i mają 128 bitów, co oznacza, że zamiast systemu dziesiętnego (od 0 do 9) korzystają z systemu szesnastkowego (od 0 do 9 oraz „a” do „f”).
Dzięki IPv6 całkowita liczba publicznych adresów IPv6 wynosi 340 undecylionów (3,4 * 10 ^ 28). Dla lepszego zrozumienia, oto jak wyglądają przykładowe adresy IPv4 i IPv6:
Przykład adresu IPv4: 10.238.126.215
Przykład adresu IPv6: fe80:0db8:0412:2001:3c5e:0000:10a9
Choć celem jest stopniowe zastępowanie IPv4 przez IPv6, obecnie oba protokoły współistnieją.
Adresy IP pozwalają urządzeniom w Internecie na lokalizowanie się, komunikację oraz wymianę informacji. Bez adresu IP niemożliwe byłoby przesyłanie danych, strumieniowanie wideo czy wysyłanie e-maili. Wszystko, co robisz w sieci, można zdefiniować jako dane.
Aby zwiększyć efektywność, IP dzieli te dane na mniejsze fragmenty, co ułatwia ich zarządzanie. Te fragmenty nazywane są pakietami. Zawierają one nie tylko informacje, ale także adres docelowy, do którego mają trafić, określany jako nagłówek.
Gdy pakiet opuszcza urządzenie, kieruje się do bramy, która sprawdza, czy potrafi zlokalizować docelowy adres IP w swojej domenie. Warto zaznaczyć, że brama widzi jedynie określony zestaw adresów IP w Internecie.
Jeżeli brama nie może znaleźć adresu w swojej domenie, przekazuje pakiet do innej bramy, proces ten powtarza się, aż pakiet dotrze do bramy, która rozpozna docelowy adres IP zawarty w nagłówku i przekaże go do odpowiedniego urządzenia.
Warto zauważyć, że pakiety mogą docierać w różnej kolejności i nie zawsze tą samą trasą. Zazwyczaj starają się znaleźć najszybszą ścieżkę, jaką mogą wykorzystać.
Co więcej, protokół internetowy jest uniwersalny, co oznacza, że może obsługiwać różne typy danych, niezależnie od tego, czy chodzi o wideo, obrazy, dźwięki, e-maile, wiadomości błyskawiczne, a nawet gry.
Czym jest TCP?
TCP, czyli protokół kontroli transmisji, jest jednym z kluczowych protokołów w zestawie protokołów internetowych. Powstał przed UDP i służył do umożliwienia wymiany informacji pomiędzy programami i urządzeniami w sieci.
Możesz zauważyć, że często jest on łączony z IP i określany jako TCP/IP, co w zasadzie oznacza to samo (czyli TCP i TCP/IP to synonimy).
Jak wspomniano wcześniej, dane są dzielone na mniejsze pakiety i wysyłane do innych urządzeń w tej pofragmentowanej formie, czasami różnymi trasami. Protokół TCP został stworzony, aby ponownie złożyć te pakiety w ich pierwotną formę.
TCP czeka na przybycie wszystkich pakietów, sprawdza ich liczba, weryfikuje błędy za pomocą sumy kontrolnej, potwierdza odbiór pakietów oraz prosi nadawcę o ponowne wysłanie tych, które nie dotarły. Po zebraniu wszystkich pakietów, TCP składa je z powrotem w oryginalne dane i dostarcza do odpowiedniej aplikacji (na przykład klienta poczty elektronicznej, przeglądarki zdjęć czy odtwarzacza wideo).
Dzięki nowoczesnym technologiom, proces ten odbywa się błyskawicznie, zapewniając, że dane docierają do odbiorcy w takiej samej formie, w jakiej zostały wysłane, bez jakichkolwiek modyfikacji. Wymaga to jednak stałej komunikacji między obydwoma urządzeniami, co można opisać jako ciągły przepływ danych, aż do momentu, gdy wszystkie informacje dotrą i zostaną potwierdzone w 100%.
Warto zauważyć, że ta stała komunikacja wymaga znacznych zasobów, a każdy zgubiony lub uszkodzony pakiet może opóźnić proces, aż brakujący element dotrze bezpiecznie do celu. Z tego powodu opracowano UDP.
Podsumowując, TCP:
Zapewnia, że żadne pakiety nie zostaną utracone
Wymusza ponowne wysyłanie pakietów w przypadku wykrycia braków
Wysyła pakiety w ustalonej kolejności, co ułatwia ich składanie
Jest najpopularniejszym protokołem internetowym
Działa wolniej niż UDP, ponieważ musi upewnić się, że każdy pakiet dotarł
Idealnie sprawdza się w przypadku stron internetowych, e-maili, FTP (protokół transferu plików) oraz udostępniania plików P2P
Czym jest UDP?
UDP, czyli protokół datagramów użytkownika, stanowi alternatywę dla TCP, co oznacza, że oba protokoły pełnią podobne funkcje. Jednak istotnie różnią się one podejściem, ponieważ TCP bardzo dokładnie kontroluje dane pakietowe, podczas gdy UDP jest bardziej luźny w tej kwestii.
Możesz wyobrazić sobie dwóch pracowników w sortowni pocztowej: TCP to ten, który skrupulatnie sprawdza każdy list i czeka na wszystkie przesyłki, zanim przejdzie do następnych, podczas gdy UDP jedynie sprawdza integralność listów i przesyła je do odbiorców, nie martwiąc się o te, które nie dotarły.
To sprawia, że UDP jest szybszy, ale dlaczego miałbyś zrezygnować z precyzji na rzecz prędkości? Otóż w niektórych sytuacjach utrata pakietów nie jest krytyczna.
Na przykład, korzystając z klienta VoIP, możesz zauważyć sporadyczne zacięcia dźwięku, co często można zignorować, a więc nie jest to problem. Podobnie w grach, gdzie czasami można doświadczyć lagów lub przeskoków. Po prostu wznowisz grę, a sytuacja nie ma większego znaczenia, ponieważ UDP nie żąda ponownego przesyłania utraconych pakietów.
Innymi słowy, UDP:
Jest szybszy niż TCP i wymaga mniej zasobów
Niekoniecznie wysyła pakiety w ustalonej kolejności
Porzuca brakujące pakiety, aby przyspieszyć połączenie
Nadawca nie ma możliwości sprawdzenia, czy pakiety dotarły
Używany głównie w przesyłaniu strumieniowym wideo, VoIP, grach i transmisji na żywo
TCP i UDP w kontekście VPN
W dzisiejszych czasach wiele usług VPN zaczyna przyjmować protokoł WireGuard lub rozwijać własne protokoły, jednak wiele z nich nadal opiera się na OpenVPN, który przez lata okazał się niezawodny, szybki i bezpieczny.
Możesz nie zdawać sobie sprawy, że OpenVPN działa zarówno z protokołem TCP, jak i UDP, oferując użytkownikom możliwość wyboru pomiędzy tymi dwoma. Choć wydaje się to istotną decyzją (integralność danych kontra szybkość), rzeczywisty problem leży gdzie indziej.
Podczas korzystania z VPN, różnice w szybkości między TCP a UDP mogą być niezauważalne. Jeśli jednak Twoje połączenie musi przechodzić przez zaporę, sytuacja się zmienia, ponieważ oba protokoły operują na różnych portach, a niektóre zapory mogą blokować domyślne porty dla określonych typów ruchu.
Różnice między TCP a UDP
TCP:
UDP:
TCP jest najczęściej stosowanym protokołem w sieci
Wszystkie dane docierają do odbiorcy, z gwarancją braku utraty pakietów
Pakiety są przesyłane w ustalonej kolejności
Wymaga większych zasobów, przez co działa wolniej.
UDP jest używany w grach, przesyłaniu wideo, VoIP i transmisjach na żywo
Nadawca nie ma informacji o utraconych pakietach
Pakiety nie muszą być przesyłane w kolejności
Wymaga mniej zasobów, działa szybciej.
Podsumowanie: TCP vs UDP
Podsumowując, TCP i UDP mają wiele wspólnych cech, ponieważ oba zapewniają, że dane dotrą do miejsca docelowego w sposób bezpieczny i niezmieniony.
TCP wprowadza różne kontrole podczas przesyłania danych i generalnie stara się nie tracić pakietów, co czyni go doskonałym wyborem dla stron internetowych, wiadomości e-mail, komunikatorów, zdjęć oraz transferu plików.
UDP natomiast jedynie weryfikuje, czy adres docelowy jest poprawny oraz sprawdza integralność pakietów, jednak nie żąda ich ponownego przesyłania, co przyspiesza połączenie, ale może prowadzić do utraty danych. UDP jest najczęściej wykorzystywane w grach, VoIP, przesyłaniu strumieniowym wideo oraz transmisjach na żywo, gdzie sporadyczna utrata pakietów nie ma większego znaczenia.
newsblog.pl