为什么TCP是面向字节流协议_tcp协议面向字节流

大家好，我是三叔，很高兴这期又和大家见面了，一个奋斗在互联网的打工人。

笔者在TCP 机制一文中有说到 TCP 是面向字节流的，这篇博客给大家介绍一下：为什么 TCP 是面向字节流协议的。

首先说一下 UDP ，是一个面向报文的协议，当用户消息通过 UDP 协议传输时，操作系统不会对消息进行拆分，在组装好 UDP 头部后就交给网络层来处理，所以发出去的 UDP 报文中的数据部分就是完整的用户消息，也就是每个 UDP 报文就是一个用户消息的边界，这样接收方在接收到 UDP 报文后，读一个 UDP 报文就能读取到完整的用户消息。

如果收到了两个 UDP 报文，那么 UDP 是如何将这些消息进行区分的？

如图所示：UDP 底层维护了一个队列，通过对队列进行消费

那么，为什么 TCP 是面向字节流

当用户消息通过 TCP 协议传输时，消息可能会被操作系统分组成多个的 TCP 报文，也就是一个完整的用户消息被拆分成多个 TCP 报文进行传输。这时，接收方的程序如果不知道发送方发送的消息的长度，也就是不知道消息的边界时，是无法读出一个有效的用户消息的，因为用户消息被拆分成多个 TCP 报文后，并不能像 UDP 那样，一个 UDP 报文就能代表一个完整的用户消息。

例如：发送方准备发送 hello 和 world 这两个消息，在发送端，当我们调用 send 函数完成数据 “发送” 以后，数据并没有被真正从网络上发送出去，只是从应用程序拷贝到了操作系统内核协议栈中。至于什么时候真正被发送，取决于发送窗口、拥塞窗口以及当前发送缓冲区的大小等条件。也就是说，我们不能认为每次 send 调用发送的数据，都会作为一个整体完整地消息被发送出去。所以发送 hello + world 信息，如果没有分界，会出现 hel + loworld，又或者 hell + oword等。

我们不知道 hello 和 world 这两个用户消息是如何进行 TCP 分组传输的。
因此，我们不能认为一个用户消息对应一个 TCP 报文，正因为这样，所以 TCP 是面向字节流的协议。

当两个消息的某个部分内容被分到同一个 TCP 报文时，就是我们常说的 TCP 粘包问题，这时接收方不知道消息的边界的话，是无法读出有效的消息。

要解决这个问题，要交给应用程序。

如何解决粘包

一般有三种方式分包的方式：

1. 固定长度的消息：
   比如规定一个消息的长度是 64 个字节，当接收方接满 64 个字节，就认为这个内容是一个完整且有效的消息。但是这种方式灵活性不高，实际中很少用

2. 特殊字符作为边界：
   如果报文中就有特殊字符，那么系统很有可能将消息中的特殊字符当成分界点，刚好消息内容里有这个特殊字符，我们要对这个字符转义，避免被接收方当作消息的边界点而解析到无效的数据。
   

3. 自定义消息结构：
   可以自定义一个消息结构，由包头和数据组成，其中包头包是固定大小的，而且包头里有一个字段来说明紧随其后的数据有多大。当接收方接收到包头的大小（比如 4 个字节）后，就解析包头的内容，于是就可以知道数据的长度，然后接下来就继续读取数据，直到读满数据的长度，就可以组装成一个完整到用户消息来处理了。

总结

所以 TCP 是面向字节流的协议，在消息体传输的过程中，是分段进行的，而 UDP 则是面向报文的传输协议，一次发送一个报文，用一个队列来维护。