Protokoly TCP a UDP představují základní kameny pro přenos dat v rámci internetové sítě. Pokud již máte povědomí o tom, co je to IP (internetový protokol), pak víte, že TCP i UDP byly vyvinuty jako nadstavby pro efektivnější komunikaci.
Nicméně, i když se oba protokoly podílejí na procesu odesílání a přijímání dat, jejich principy fungování se výrazně liší, a proto nacházejí uplatnění v různých situacích.
Zjednodušeně řečeno, s těmito protokoly se setkáváte denně, kdykoliv se připojujete k internetu. Mají zásadní význam pro komunikaci vašeho zařízení s webem i s ostatními zařízeními připojenými k síti.
Protože TCP i UDP jsou postaveny na základě internetového protokolu (IP), je vhodné nejprve pochopit, jak funguje IP, než se ponoříme do detailů TCP/UDP. Je to jako učit se chodit před během.
Co je IP adresa?
IP, neboli Internet Protocol, tvoří páteř celého internetu. Každé zařízení připojené k internetu musí mít přidělenou unikátní IP adresu, aby mohlo komunikovat. Tato adresa je klíčová pro identifikaci a směrování dat.
Dříve se IP adresy skládaly pouze z čísel a desetinných míst. Konkrétně, IPv4 adresa sestávala ze čtyř čísel, z nichž každé mohlo nabývat hodnoty od 0 do 254. Tento systém umožňoval vytvořit přibližně 4,3 miliardy jedinečných IP adres.
S rostoucím počtem zařízení připojených k internetu však začaly docházet volné IPv4 adresy. Proto byl vyvinut systém IPv6. Veřejné IPv6 adresy používají hexadecimální číslice a každá z nich má 128 bitů. To znamená, že místo desítkové soustavy (0-10) používají šestnáctkovou (0-10 plus „a“ až „f“).
Díky IPv6 máme k dispozici ohromující počet adres – 340 undecillionů (3,4 * 10^28). Pro ilustraci, níže jsou uvedeny příklady IPv4 a IPv6 adres:
Příklad adresy IPv4: 10.238.126.215
Příklad adresy IPv6: fe80:0db8:0412:2001:3c5e:0000:10a9
Ačkoli je cílem nahradit IPv4 systémem IPv6, v současné době oba protokoly fungují souběžně.
IP adresy umožňují zařízením s připojením k internetu vzájemně se vyhledávat, komunikovat a vyměňovat si informace. Bez IP adres by nebylo možné sdílení dat, streamování videa nebo odesílání e-mailů. Vše, co děláte online, je v podstatě přenos dat.
Pro optimalizaci přenosu dat IP rozděluje data na menší části – pakety. Tyto pakety obsahují nejen samotná přenášená data, ale také cílovou IP adresu zařízení, kam mají být doručena. Tato cílová adresa se nachází v takzvané hlavičce paketu.
Po odeslání z vašeho zařízení paket směřuje k bráně, která vyhledá cílovou IP adresu ve své databázi. Je důležité si uvědomit, že brána má přehled pouze o určité sadě IP adres.
Pokud brána nenajde cílovou adresu ve své databázi, předá paket další bráně. Tento proces pokračuje, dokud paket nedosáhne brány, která je schopna identifikovat cílovou IP adresu a doručit paket do cílového zařízení.
Je také důležité zmínit, že data jsou rozdělena do malých paketů, které nemusí nutně dorazit ve stejném pořadí, ani stejnou cestou. Pakety si hledají nejrychlejší cestu do cíle.
A konečně, je dobré vědět, že internetový protokol není specifický pro žádný formát dat. Může přenášet video, obrázky, zvuk, e-maily, zprávy nebo herní data.
Co je TCP?
TCP, neboli Transmission Control Protocol, je jedním z klíčových protokolů v internetovém protokolu. Byl vyvinut před UDP a jeho účelem je umožnit programům a zařízením vzájemnou výměnu informací v síti.
Často se setkáte s označením TCP/IP, což znamená totéž (TCP i TCP/IP jsou identické).
Jak již bylo zmíněno, data jsou rozdělena na menší pakety a odesílána do cílového zařízení, možná i různými trasami. TCP byl vytvořen, aby tyto fragmentované pakety zpětně poskládal do původního celku.
TCP čeká, dokud nedorazí všechny pakety, spočítá je, zkontroluje chyby pomocí kontrolního součtu, potvrdí doručení paketů a případně požádá o opětovné odeslání ztracených paketů. Poté, co obdrží všechny pakety, TCP je znovu sestaví do původní podoby a doručí je do příslušné aplikace (např. e-mailový klient, prohlížeč obrázků, přehrávač videa).
Tento proces probíhá velmi rychle a zajišťuje, že data dorazí k příjemci přesně v té podobě, v jaké byla odeslána, bez jakýchkoliv změn. Zahrnuje neustálou komunikaci mezi odesílatelem a příjemcem, dokud není doručení dat 100% potvrzeno.
Tato neustálá komunikace klade značné nároky na TCP. Ztráta nebo poškození paketu může zastavit proces, dokud nedorazí i ten chybějící kousek. Pro odlehčení tohoto procesu bylo vyvinuto UDP.
Shrnutí: TCP
Zajišťuje doručení všech paketů.
Požaduje opětovné odeslání ztracených paketů.
Odesílá pakety v pořadí.
Je nejpoužívanějším internetovým protokolem.
Je pomalejší než UDP kvůli nutnosti zajištění doručení každého paketu.
Je vhodný pro webové stránky, e-maily, FTP, sdílení souborů P2P.
Co je UDP?
UDP, neboli User Datagram Protocol, je alternativou k TCP. V podstatě plní stejný úkol, ale jeho přístup je odlišný. Zatímco TCP je velmi pečlivý při kontrole datových paketů, UDP je v tomto ohledu benevolentnější.
Představte si dva pracovníky, kteří třídí poštu. TCP je ten, který pečlivě kontroluje každý dopis a zastavuje veškerou komunikaci, dokud nedorazí všechny dopisy. UDP pouze zkontroluje neporušenost dopisů a odešle je do cíle bez ohledu na to, zda dorazily všechny, a nepožaduje opětovné zaslání ztracených dopisů.
UDP je rychlejší, ale proč obětovat rychlost na úkor ztráty dat? V některých aplikacích ztráta paketů není kritická. Například při VoIP hovorech nebo online hrách, drobná ztráta dat nemusí mít velký dopad a je snadno přehlédnutelná.
Shrnutí: UDP
Je rychlejší než TCP a využívá méně prostředků.
Nemusí odesílat pakety v pořadí.
Ztracené pakety zahazuje.
Odesílatel neví, zda byly pakety zahozeny.
Používá se pro streamování videa, VoIP, online hry a živé vysílání.
TCP a UDP ve VPN
Většina VPN v současnosti používá WireGuard nebo vlastní proprietární protokoly, ale mnoho se stále spoléhá na osvědčený OpenVPN, který je spolehlivý, rychlý a bezpečný.
OpenVPN umožňuje výběr mezi TCP a UDP, což může vypadat jako zásadní rozhodnutí. Nicméně, praktický dopad na rychlost nemusí být při použití VPN tak významný.
Pokud se vaše připojení musí dostat přes firewall, pak se situace komplikuje. Protokoly pracují na různých portech a některé firewally mohou blokovat výchozí porty pro určitý typ provozu.
Proto vám poskytovatelé VPN umožňují volbu mezi TCP a UDP. Pokud zjistíte, že jeden protokol nefunguje, můžete zkusit druhý. Některé VPN vám dokonce umožňují nastavit vlastní port pro připojení a obejít tak firewally.
Rozdíl mezi TCP a UDP
| TCP | UDP |
| Nejrozšířenější protokol na internetu. | Používá se pro online hry, streamování videa, VoIP a živé vysílání. |
| Všechna data jsou doručena příjemci bez ztráty paketů. | Odesílatel neví, zda byl paket ztracen. |
| Pakety jsou odesílány v pořadí. | Pakety nemusí být odesílány v pořadí. |
| Potřebuje více prostředků, je pomalejší. | Potřebuje méně prostředků, je rychlejší. |
TCP vs UDP: Závěr
Závěrem lze říci, že TCP a UDP jsou velmi podobné protokoly, které zajišťují, že se vaše data dostanou do cíle bezpečně a bez jakýchkoliv úprav. TCP je velmi důkladný v kontrole přenosu dat a zajištění, aby žádné pakety nebyly ztraceny. Je ideální pro webové stránky, e-maily, instant messaging, obrázky a sdílení souborů.
UDP pouze zkontroluje cílovou adresu a integritu paketů, ale nepožaduje opětovné odeslání ztracených paketů. Proto poskytuje rychlejší připojení, ale může docházet ke ztrátě dat. Je vhodný pro online hry, VoIP, streamování videa a živé vysílání, kde ztráta několika paketů nemá velký dopad na konečný výsledek.