TCP مقابل UDP في لمحة

على طبقة النقل، يحمل بروتوكولان معظم حركة المرور على الإنترنت: TCP (Transmission Control Protocol) وUDP (User Datagram Protocol).

ينقل كلاهما البيانات بين التطبيقات، لكنهما يقدمان مفاضلات مختلفة جدًا بين الموثوقية والسرعة. ومعرفة وقت استخدام كل منهما من أساسيات Network+.

يُعد TCP بروتوكولًا قائمًا على الاتصال: فهو ينشئ اتصالًا قبل إرسال البيانات، مما يضمن استعداد الطرفين. كما يضمن وصول البيانات كاملة وبالترتيب.

إذا فُقد مقطع، يكتشف TCP الفجوة ويعيد إرساله. وتجعل هذه الموثوقية TCP الخيار المناسب لصفحات الويب والبريد الإلكتروني ونقل الملفات، حيث تهم كل بايت.

يبدأ TCP الاتصال باستخدام مصافحة ثلاثية الاتجاهات: SYN وSYN-ACK وACK. يرسل العميل SYN، ويرد الخادم بـ SYN-ACK، ثم يؤكد العميل باستخدام ACK.

لا تتدفق البيانات إلا بعد هذا التبادل. وتزامن المصافحة بين الطرفين، وهي موضوع شائع في الاختبارات — تذكروا الخطوات الثلاث بالترتيب.

يُعد UDP بروتوكولًا عديم الاتصال: فهو يرسل البيانات فورًا من دون مصافحة، ومن دون ضمان وصولها أو وصولها بالترتيب. ويكتفي بإطلاق الحزم، التي تُسمى datagrams، نحو الوجهة.

يجعل ذلك UDP سريعًا وخفيفًا، لكن على التطبيق التعامل بنفسه مع أي بيانات مفقودة أو خارجة عن الترتيب إذا كان ذلك مهمًا له.

المفاضلة الأساسية واضحة: يضيف TCP الموثوقية من خلال الإقرارات وإعادة الإرسال، وهذا يكلّف وقتًا وعبئًا إضافيًا. أما UDP فيتجاوز كل ذلك لتحقيق السرعة الخام.

• TCP: موثوق، مرتب، أبطأ.
• UDP: سريع، خفيف، بأفضل جهد ممكن.

اختاروا البروتوكول بناءً على ما إذا كانت الدقة أو السرعة أهم.

استخدموا TCP عندما يجب أن تصل كل بايت بشكل صحيح. فتصفح الويب (HTTP/HTTPS) والبريد الإلكتروني (SMTP) ونقل الملفات (FTP) تعتمد جميعها على TCP.

قد يؤدي فقدان جزء من صفحة ويب أو ملف إلى إتلافه، لذلك تستحق تكلفة موثوقية TCP ذلك تمامًا. ومعظم حركة المرور على الإنترنت من حيث الحجم تستخدم TCP.

استخدموا UDP عندما تكون السرعة ووقت الاستجابة المنخفض أهم من التسليم الكامل. فكثيرًا ما تستخدم مكالمات الصوت والفيديو المباشرة والألعاب عبر الإنترنت والبث UDP.

في مكالمة فيديو، يكون سقوط إطار واحد أفضل من إيقاف العرض مؤقتًا لإعادة إرساله. كما تستخدم عمليات البحث في DNS UDP لطلباتها السريعة والصغيرة.

يتضمن TCP التحكم في التدفق لتجنب إرهاق المستقبل، وذلك باستخدام نافذة منزلقة تضبط كمية البيانات قيد النقل قبل تلقي الإقرار.

كما ينفذ التحكم في الازدحام، فيبطئ عند انشغال الشبكة. ولا يملك UDP أيًا من ذلك، إذ يترك التحكم في المعدل بالكامل للتطبيق.

يكون رأس TCP أكبر (20 بايت كحد أدنى) لأنه يحمل أرقام التسلسل والإقرارات والرايات. أما رأس UDP فلا يتجاوز 8 بايتات، ويحمل فقط منافذ المصدر والوجهة والطول.

يعني رأس UDP الأصغر عبئًا إضافيًا أقل لكل حزمة، مما يساهم في تفوقه من حيث السرعة لحركة المرور الآنية ذات الحجم الكبير.

لاتخاذ القرار، اسألوا: هل يحتاج التطبيق إلى تسليم مضمون ومرتب؟ إذا كانت الإجابة نعم، فاستخدموا TCP. أما إذا كان يقدّر السرعة ويمكنه تحمل بعض الفقد، فاستخدموا UDP.

تختار بروتوكولات كثيرة ذلك عمدًا؛ إذ يستخدم DNS UDP للاستعلامات السريعة، لكنه ينتقل إلى TCP عند عمليات النقل الكبيرة. ويساعد فهم المفاضلة على تفسير خيارات التصميم هذه.

يستخدم كلا البروتوكولين أرقام المنافذ لتوجيه حركة المرور إلى التطبيق الصحيح، وهو موضوع الدرس التالي. ويشتركان في مخطط العنونة، لكنهما يختلفان في ضمانات التسليم.

يُعد فهم الفرق بين TCP وUDP أساسًا لفهم البروتوكولات والمنافذ المحددة التي ستتناولها الدروس التالية في هذه الدورة.

قارنت بين TCP وUDP.

• TCP: قائم على الاتصال، وموثوق، ومرتب؛ ويستخدم مصافحة SYN/SYN-ACK/ACK.
• UDP: عديم الاتصال، وسريع، ويقدم أفضل جهد ممكن، ومن دون مصافحة.
• يناسب TCP الويب والبريد الإلكتروني ونقل الملفات؛ بينما يناسب UDP الصوت والفيديو والألعاب واستعلامات DNS.
• يضيف TCP التحكم في التدفق والازدحام؛ أما UDP فيترك ذلك للتطبيق.
• يستخدم كلاهما أرقام المنافذ للوصول إلى التطبيقات.