常用通讯协议简述UDPTCPMQTT

UDP

概述

UDP是一种高效但不可靠的协议。

1. UDP是一种 面向报文、非连接的协议。具体表现为发送数据前无需与服务端建立连接，数据发送完毕后亦无需断开连接（没有连接可断开），如此一来，减少了建立和断开连接时的开销，无需像TCP一样建立连接需要3次握手，断开连接需要4次握手。
2. UDP 不存在拥塞机制。即源主机不会因为网络拥塞而降低发送速率。
3. UDP 不能保证交付。这个特性容易导致丢包、乱序的情况。

优点

• 高效：UDP在发送数据前无需建立连接，没有TCP的一系列确认机制、重传机制、拥塞机制，故在数据传输效率上更胜一筹。
• 开销小：UDP首部仅需8个字节，包含源头端16bit、目的端16bit、长度16bit、校验和16bit。
• 稍安全：UDP没有TCP的各种机制，也就意味着能被利用攻击的机制相较而言少了，但仍无法避免不被攻击。
• 支持广播、单播、组播

缺点

• 不可靠：可能出现丢包或乱序等情况。由于UDP本身的非连接特性，决定了它不可能像TCP一样，在网络不佳时会有重连机制和拥塞机制。

适用场景

对实时性要求较高且对网络通讯质量要求不是很高的场景，如音视频聊天、遥控器等，网络情况不好时，发生一些丢帧的情况下不需要重传，影响不是很大。

TCP

TCP是一种面向字节流、面向连接的全双工协议。通信双方在进行通信之前，需要经过三次握手，确定双方都具备数据收到的能力。由于TCP是全双工协议，因此在断开连接时，需要经过四次握手。另外TCP还提供了确认应答、超时重传、滑动窗口、流量控制、慢启动、拥塞机制等机制，以确保数据有序、可靠。总体而言，它是一种可靠的协议。

优点

• 可靠：TCP的确认应答、数据超时重传、检验和、最大消息长度等机制确保了数据传输的可靠性。
• 有序：TCP协议在发送数据时，会对每一个数据包分配一个序列号，如果发送主机在一个特定时间内没有收到接收主机的确认，则发送主机会重传此数据包。接收主机利用序列号对接收的数据进行确认，以便检测对方发送的数据是否有丢失或者乱序等，接收主机一旦收到已经顺序化的数据，它就将这些数据按正确的顺序重组成数据流并传递到高层进行处理。

缺点

• 效率低：建立连接需要三次握手，断开连接需要四次握手，且有拥塞、超时重传等机制
• 开销大：首部开销最少需要20个字节。源端口16bit、目标端口16bit、序列号32bit、回应序号[32bit]、TCP头长度[4bit]、reserved[3bit]、控制代码[6bit]、窗口大小[16bit]、偏移量[16bit]、校验和[16bit]、选项[长度可变，最长可达40字节]（可选）

适用场景

网络通讯质量要求较高、传输效率要求相对低，要求数据准确无误传输的场景。比如：金融类、社交App类等。

MQTT

概述

MQTT是一种基于发布/订阅模式的“轻量级”通信协议，也是TCP长连接应用的一种（当然中间可能多一层WebSocket）。为什么既然有了TCP和WebSocket了，还需要有MQTT的存在呢？

这是因为，MQTT有一个很大的优点：可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务，同时根据网络环境不同，可以选择三种消息发布的质量（QoS Level）：

1. QoS0，At most once，至多一次
2. QoS1，At least once，至少一次
3. QoS2，Exactly once，确保只有一次

作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
在MQTT协议中，一个MQTT数据包由固定头（Fixed header）、可变头（Variable header）、消息体（payload）三部分构成：

1. 固定头（Fixed header）。存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识。
2. 可变头（Variable header）。存在于部分MQTT数据包中，数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。
3. 消息体（Payload）。存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容。

总的来说，MQTT是在TCP之上的应用层协议，对物联网应用环境做了非常多的优化，TCP传输层协议，是更通用层的协议。

优点

由于MQTT是基于TCP实现的协议，所以优点跟TCP基本相同。同时，MQTT也是标准的RFC协议，相比于私有协议而言更加标准，优点有

• 协议非常完善，能够马上用于生产。各端实现同一套协议之后，就能进行通信；私有协议还需要进行大量的验证，看有无缺陷或欠考虑的地方。
• 协议的标准化带来大量的开源组件，降低开发难度。随着物联网+5G生态越来越好，开源组件越来越多，可以减少重复编码量。
• 标准协议利于第三方接入。当第三方设备、平台想要对接的时候，拿出一套标准的MQTT协议拍在他们脸上，再也没人有理由要求改接口了。
• 有很多开源的Broker，接入较方便等。

当然，以上用TCP自己开发协议也能实现，那为什么需要MQTT呢？

其实就是MQTT另外还实现了很多功能，降低了开发复杂度，比如：心跳机制、异步机制、遗嘱消息、订阅发布机制，QoS消息质量等，而且MQTT做了一些优化，比如消息头最小只有两个字节等。所以，可以简单理解为，MQTT其实就是TCP协议的一种封装实现，在TCP的基础上做了一系列优化，并且封装了很多实用的机制，一句话总结：MQTT就是观察者模式的网络放大版。

缺点

同TCP。另外，虽然MQTT封装了很多机制，但还是不够成熟，实现起来较复杂。

适用场景

• 物联网IoT
• 即时通讯IM
• 嵌入式开发设备（不能经常联网或网络环境较差）
• 推送
• 车联网平台
• 其它协议开销较小的场景等

最后

以上就是内向皮卡丘为你收集整理的常用通讯协议简述UDPTCPMQTT的全部内容，希望文章能够帮你解决常用通讯协议简述UDPTCPMQTT所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。