最近开发新接口，为实现更高的性能，深入考察了下TCP，UDP通信协议。之前的开发当中都是基于HTTP的接口开发，简单易用，各个编程语言都支持；web服务器、中间件成熟，方便扩展；支持安全加密等等。与自定义Socket通信相比，HTTP仍然不够高效。

TCP协议，也叫传输控制协议（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。每建立一个TCP连接需要三次握手，关闭时又需要四次握手；传输过程当中，每发送一个包，都要接收一个确认回复，如果在一定时间内未收到，则重发，如果是同一块数据分包传输，则回复所需要的包序号；在发送和接收时都要计算校验和。由于有严格的数据包传输顺序和校验，因为接收到的数据将会是顺序。

UDP协议，也叫用户数据报协议（User Datagram Protocol）是一个简单的面向数据报的传输层协议。它只管数据包发送，并不没有TCP的连接控制、回复确认，并不知道对方是否接收成功。因为并不等待接收方回复，发送端可以连续发送数据，接收端接收到数据并不一定是顺序的。因此相比TCP，UDP的有更高的传输效率，更低的可靠性。如果需要可靠性，则需要发送确认包，类似TCP那样子。

通常HTTP协议基于TCP实现，保证收到的内容是完整、顺序的。在HTTP 1.0时，每一次请求都需要建立TCP连接，关闭TCP连接；在HTTP 1.1时，同一TCP连接则可以在活跃（Keep-Live）间期内复用。HTTP是无连接的，每次处理完成请求即断开连接，一方面可以节省服务器资源，另一方面却浪费连接时间。如果需要维持客户端的Keep-Alive状态，则又需要消耗更多服务器资源，需要权衡。

WebSocket是基于TCP 连接上进行全双工通讯的协议，允许服务端直接向浏览器发送消息，不再需要ajax轮询。它也是在TCP上面的实现，使用类似HTTP请求的握手协议，进行TCP通信切换。WebRTC，也叫Web即时通信（Web Real-Time Communication），则是一个支持浏览器之间进行实时语音对话或视频对话的API。它是建立于TCP/UDP之上的点对点通信，客户端基于上层RTCDataChannel进行通信而非底层TCP/UDP。

Google推出了基于UDP的QUIC协议（快速UDP网络连接）实现的HTTP传输，可以快速在两个端点间创建连接，支持多路复用连接。对于丢包问题，则采用冗余传输，能够根据接收到的包，对缺失的包进行恢复（类似RAID）。对于一个TCP连接，需要四个参数：源IP/端口，目的IP/端口，任何一个改变都需要重新建立连接。QUIC则不需要这些，因为UDP并不需要来源信；它使用UUID来标识一个连接，只要这个UUID在，那么这个连接会话就能够继续（与HTTP会话有点像）。因此在不同网络，特别是移动网络之间的切换，都将保持稳定（参考：Mosh）。目前Google的网站已经支持，并可以在Chrome浏览器的里面查看连接情况：chrome://net-internals/#quic。

通常说TCP是可靠连接，可用于数据流，复杂网络情况；UDP由于缺少确认机制等，属不可靠连接，通常应用于网络情况良好（内部）或者允许丢包的场景。事实上UDP也应用于游戏，VoIP等需要高效传输的场景。当网络状况糟糕时，使用TCP通信反而可能更差，因为需要更多步骤建立连接和确认。参考这里：QQ 为什么采用 UDP 协议，而不采用 TCP 协议实现？。TCP连接是有状态的，服务端需要去维持，及TIME_WAIT问题。如果连接一段时间没用，TCP并不能感知连接是否仍然有效，需要自定义心跳包，维持连接。UDP则是无连接状态的，只要知道目标IP及端口即可以发送。

UDP通信简单许多，不需要socket_connect和socket_connect，主动暴露一端（服务端）需要socket_bind。例如，服务端：

<?php
$socket = stream_socket_server("udp://127.0.0.1:1113", $errno, $errstr, STREAM_SERVER_BIND);
if (!$socket) {
    die("$errstr ($errno)");
}

do {
    $pkt = stream_socket_recvfrom($socket, 1024, 0, $peer);
    echo "$peer,$pkt\n";
    //客户端互相通信时，注释下面一行
    stream_socket_sendto($socket, date("D M j H:i:s Y\r\n"), 0, $peer);
} while ($pkt !== false);

客户端：

<?php
$sock = socket_create(AF_INET, SOCK_DGRAM, SOL_UDP);

$msg = "Ping !";
$len = strlen($msg);

socket_sendto($sock, $msg, $len, 0, '127.0.0.1', 1113);

//sleep(30)
$res = socket_recv( $sock , $reply , 2045 , MSG_WAITALL);
echo $reply;

socket_close($sock);

服务端的代码里面有个stream_socket_sendto（或者socket_sendto），向客户端发送消息。UDP并不需要向客户端回复消息，这并像TCP在同一个连接里面回复，而是另一次UDP通信罢了。实际上，两个客户端之间就能够互相通信（分别使用不同端口），任何能够拿到对方IP和端口，都能够向其发送消息。复制客户端代码，更改目标IP和端口为服务端打印出来的信息，然后运行，原先的客户端也将收到消息。利用中间服务器交换两个客户端的IP和端口，以便直接通信，是NAT穿透常用的方法。

综上，使用TCP可以保证数据可靠传输，复用连接，比如请求-应答模型；使用UDP则可以更高效发送数据，但能容忍部分丢包的场景，比如视频画面；或者只发送不需响应的数据，比如日志；或者无需连接状态的场景（类似HTTP会话），减少服务器压力和客户端等待。当然，也可以在UDP基础上自定义传输规则，实现譬如Mosh或则TCP那样的应用。选择TCP或者UDP，应该综合考虑使用场景，网络，数据包大小，效率，安全等，而不是盲从字面上的“面向可靠的”或者“不可靠的”或者“高效的”。

参考链接：
如何理解HTTP协议的 “无连接，无状态” 特点？
Google’s QUIC protocol: moving the web from TCP to UDP（Google QUIC协议：从TCP到UDP的Web平台）
如何看待谷歌 Google 打算用 QUIC 协议替代 TCP/UDP？ – 回答作者: Trotyl Yu
How Mosh works
使用TCP协议的NAT穿透技术
PHP Socket通信
日志系统设计
可靠 UDP 传输
DDOS（拒绝服务攻击）
php使用socket感悟–tcp和udp
UDP socket programming in php
Does WebRTC use TCP or UDP?