面试题：网络编程之TCP/IP协议栈中VoIP技术基础

Question

在TCP/IP协议栈中，VoIP网络电话技术与传统电话通信相比，在传输层的主要区别是什么？请简要阐述TCP和UDP在VoIP应用中的优缺点。

Answer 1

传输层主要区别

传统电话通信一般基于电路交换，在传输层使用面向连接的协议，如TDM（时分复用）技术下的相关协议。而VoIP网络电话技术在传输层通常使用UDP（用户数据报协议），也有部分情况使用TCP（传输控制协议），但与传统电话面向连接的方式不同，UDP是无连接的。

TCP在VoIP应用中的优缺点

优点

1. 可靠性高：TCP具有完善的差错控制和重传机制，能保证数据准确无误地传输，这对于VoIP通话中的关键信令信息传输很重要，比如呼叫建立、挂断等信令，可确保这些重要指令准确传达。
2. 有序性：TCP能保证数据按发送顺序到达接收端，这对于一些对数据顺序敏感的VoIP应用部分，如某些复杂的语音编解码处理，是有益的。

缺点

1. 实时性差：重传机制和拥塞控制会引入额外延迟，VoIP通话对实时性要求极高，过长延迟会导致语音卡顿、不流畅，影响通话质量。
2. 开销大：TCP头部有20字节（无选项时），相对UDP开销大，在带宽有限的情况下，可能影响语音数据传输效率。

UDP在VoIP应用中的优缺点

优点

1. 实时性好：无连接，不需要建立连接和复杂的重传机制，数据传输延迟小，能快速将语音数据发送出去，符合VoIP实时性要求，保障语音通话相对流畅。
2. 开销小：UDP头部只有8字节，比TCP头部小，在网络带宽有限情况下，可更高效传输语音数据。

缺点

1. 可靠性低：无重传机制，数据可能会丢失，在网络状况差时，可能导致语音质量下降，出现声音断续等情况。
2. 无序性：不保证数据按序到达，可能造成语音数据乱序，对于语音编解码需要有序数据的情况，需要额外处理。