Diferença entre TCP e UDP

Na comunicação pela Internet, vários métodos são usados para entregar dados à outra parte. Entre os mais representativos estão TCP e UDP.

TCP é um método de comunicação que prioriza entregar dados corretamente. UDP é um método que prioriza manter o próprio mecanismo de comunicação leve e facilitar menor latência.

No entanto, TCP e UDP não devem ser comparados como "qual é superior". O método adequado muda conforme o objetivo da comunicação.

O que é TCP

TCP é um método de comunicação que prioriza confiabilidade.

No TCP, estabelece-se uma conexão com a outra parte e os dados são enviados e recebidos sobre essa conexão. O protocolo confirma se os dados enviados chegaram e reenvia dados perdidos no caminho.

Além disso, na rede, os dados nem sempre chegam na mesma ordem em que foram enviados. No TCP, os dados têm informações para administrar a ordem, e o lado que recebe os organiza na ordem correta.

Por isso, TCP é adequado para comunicações em que perda ou desordem dos dados causa problema.

Por exemplo, processos de login, envio e recebimento de arquivos, envio de email e comunicação Web por HTTP/1.1 ou HTTP/2 exigem precisão dos dados. Se parte das informações de login faltar ou parte de um arquivo quebrar, o processamento correto não é possível.

TCP realiza confirmações, reenvios e outros controles para obter confiabilidade. Isso aumenta o controle em relação a UDP, mas é importante quando se quer tratar os dados na ordem correta com segurança.

TCP "administra para chegar corretamente"

A característica do TCP não é apenas "enviar dados", mas administrar a comunicação para que os dados enviados possam ser tratados corretamente.

Concretamente, TCP tem características como as seguintes.

Com esses mecanismos, TCP oferece às aplicações um fluxo de dados confiável e ordenado.

No entanto, TCP não preserva necessariamente "a unidade de dados enviada uma vez pela aplicação". TCP trata os dados como uma sequência contínua de bytes.

Por isso, a aplicação precisa definir separadamente onde começa e termina uma mensagem. Protocolos superiores, como HTTP, têm regras para isso.

O que é UDP

UDP é um método que prioriza leveza e baixa latência.

UDP não estabelece uma conexão antes de comunicar como TCP. Além disso, o próprio UDP não tem mecanismo para reenviar dados que não chegaram nem para reorganizar a ordem.

UDP envia dados em unidades relativamente simples. Essa unidade é chamada de datagrama.

Como UDP não coloca muitos controles no próprio método de comunicação, o processamento fica leve. Com isso, pode ser fácil usá-lo em comunicações em que tempo real é importante.

No entanto, pensar simplesmente "UDP sempre é rápido" não é preciso. Velocidade real e qualidade percebida também dependem de ambiente de rede, desenho da aplicação, criptografia, existência de reenvio, congestionamento e outros fatores.

A essência do UDP é que o próprio método de comunicação não carrega muitas garantias.

UDP "reduz garantias para facilitar o tratamento"

UDP não tem no próprio protocolo mecanismos de confiabilidade como TCP.

Isso pode fazer UDP parecer comunicação incompleta. Mas UDP é usado porque reduzir garantias permite que a aplicação projete a comunicação com mais liberdade.

Por exemplo, em uma chamada de vídeo, pode ser mais natural entregar o áudio atual rapidamente do que reenviar com precisão áudio antigo depois. Em jogos online, refletir o estado atual rapidamente pode ser mais importante do que reenviar perfeitamente uma posição antiga.

Além disso, uma aplicação que usa UDP não fica impedida de criar garantias. Quando necessário, a aplicação pode adicionar seus próprios mecanismos de confirmação, reenvio, controle de ordem, criptografia e outros.

QUIC é um exemplo representativo. QUIC se apoia em UDP, mas não é uma comunicação UDP simples. Ele sobrepõe a UDP mecanismos como gerenciamento de conexão, criptografia, reenvio e controle de fluxos.

Comparação entre TCP e UDP

A diferença entre TCP e UDP não é apenas "ter confiabilidade ou não". O desenho da comunicação é diferente.

Comunicações adequadas a TCP

TCP é adequado quando perda de dados ou desordem tende a causar problema.

Ao baixar um arquivo, se faltar apenas uma parte, o arquivo inteiro pode ser corrompido. Em login, se a informação necessária para autenticação não chegar corretamente, o processamento não funciona.

Na Web, HTTP/1.1 e HTTP/2 operam sobre TCP. HTML, CSS, JavaScript, imagens e outros elementos de uma página Web precisam, em geral, ser obtidos corretamente.

Assim, TCP é adequado quando a precisão da comunicação é importante.

No entanto, a comunicação Web atual não funciona apenas com TCP. HTTP/3 usa QUIC, que se apoia em UDP.

Por isso, memorizar apenas "Web usa TCP" fica impreciso para entender comunicações atuais. É mais correto organizar como "HTTP/1.1 e HTTP/2 usam TCP; HTTP/3 usa QUIC".

Comunicações adequadas a UDP

UDP é adequado quando tempo real ou flexibilidade de desenho são importantes.

Em chamadas de vídeo, é mais importante receber áudio e vídeo atuais rapidamente do que receber perfeitamente áudio e vídeo de alguns instantes atrás. Mesmo que parte do áudio ou vídeo se perca, pode ser mais natural continuar a comunicação do que parar tudo.

Em jogos online, baixa latência também é importante. Pode ser melhor atualizar o estado atual em intervalos curtos do que reenviar perfeitamente estados antigos.

DNS também usa UDP com frequência. DNS consulta informações como o endereço IP correspondente a um domínio. Para consultas e respostas curtas, UDP é adequado.

No entanto, DNS não usa sempre apenas UDP. Quando a resposta é grande, em transferências de zona ou em métodos como DNS over TLS, TCP é usado.

Ou seja, DNS é um exemplo típico de UDP, mas não é "comunicação apenas UDP".

Relação entre QUIC e UDP

QUIC é um método de comunicação apoiado em UDP. HTTP/3 funciona sobre QUIC.

O ponto importante é que QUIC não é "sem confiabilidade porque usa UDP".

O próprio UDP não tem confirmação de chegada, reenvio, controle de ordem nem criptografia. Mas QUIC sobrepõe controles próprios a UDP e realiza confiabilidade e criptografia.

O motivo para criar isso sobre UDP, e não modificar TCP, é que TCP está profundamente incorporado em OS e equipamentos de rede; projetar um novo método sobre UDP é mais flexível.

Por isso, UDP não é apenas "comunicação grosseira". Ele também é usado como base para implementar novos métodos de comunicação.

TCP ou UDP: qual é melhor

TCP e UDP não têm uma relação em que um seja sempre superior.

TCP prioriza confiabilidade. UDP mantém o método de comunicação leve e permite mais controle no lado da aplicação.

TCP é adequado quando precisão é importante. UDP pode ser adequado quando baixa latência ou tempo real são importantes.

Além disso, mesmo usando UDP, a aplicação pode complementar a confiabilidade. Por outro lado, mesmo usando TCP, se a rede estiver ruim, haverá latência e reenvios.

Portanto, TCP e UDP não devem ser separados simplesmente como "rápido/lento" ou "seguro/perigoso". Eles são escolhidos conforme o objetivo da comunicação, a latência aceitável, se a perda de dados é tolerável e até onde a aplicação vai controlar.

Ponto de contato com anonimato

A diferença entre TCP e UDP também se relaciona a anonimato e à aparência da comunicação.

Por exemplo, em VPN, Tor, DNS, HTTP/3, chamadas de vídeo e jogos online, o tratamento pode mudar conforme TCP ou UDP é usado.

Em TCP, início, continuidade e término da conexão são relativamente claros. Em UDP, não há uma forma de conexão tão clara quanto TCP, e datagramas curtos podem fluir de modo intermitente.

Essa diferença é importante para firewalls, NAT, VPN, proxies e redes de anonimização.

Por exemplo, Tor é projetado basicamente para tratar fluxos TCP. Por isso, nem sempre é possível passar diretamente por Tor comunicações de aplicações que usam UDP.

Além disso, como HTTP/3 usa QUIC, a comunicação Web também pode ser baseada em UDP. Nesses casos, a forma como a comunicação aparece e é controlada pode mudar em relação ao HTTP/1.1 e HTTP/2 tradicionais.

DNS também é importante para anonimato e privacidade. A observação da comunicação muda conforme consultas DNS saem por UDP, por TCP ou por métodos DNS criptografados.

Entender TCP e UDP ajuda a organizar não apenas que "há comunicação", mas que tipo de comunicação é transportada e de que forma.

Resumo

TCP é um método de comunicação que prioriza confiabilidade. Ele estabelece conexão, confirma se dados chegaram, reenvia quando necessário e organiza a ordem.

UDP mantém o método de comunicação leve e não tem como funções básicas confirmação de chegada, reenvio ou controle de ordem. Por isso é usado em comunicações que exigem baixa latência ou desenho flexível.

TCP é adequado a HTTP/1.1, HTTP/2, login, envio e recebimento de arquivos e email. UDP é usado em DNS, chamadas de vídeo, jogos online, QUIC e HTTP/3.

No entanto, DNS também usa TCP, não apenas UDP. QUIC se apoia em UDP, mas não é simples comunicação UDP; ele tem mecanismos próprios de confiabilidade e criptografia.

TCP e UDP não são uma relação de superioridade. Eles são escolhidos conforme o objetivo: priorizar precisão, baixa latência ou flexibilidade.

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