TCP 为什么没有基于 UDP 实现？
TCP 之所以没有基于 UDP 实现，并非因为它“不能”，而是因为它“不应该”，或者说，它基于 UDP 来实现，会变得非常低效且失去意义。理解这一点，需要深入剖析 TCP 和 UDP 各自的设计哲学和核心功能。
首先，我们得明确 TCP 和 UDP 这两个协议，它们都工作在传输层，负责在应用程序之间传递数据。但它们提供的服务，可谓是“天壤之别”。
UDP：简单、快速、不可靠
UDP（User Datagram Protocol）可以说是传输层里最“朴实无华”的协议了。它提供的是一种“尽最大努力”的服务。你可以把它想象成一个邮递员，你把信件（数据包）交给他，他会尽力去投递，但不会保证信件一定能送到，也不会保证信件是按顺序送到的，更不会告诉你信件有没有被损坏。它只是简单地把数据打包，加上一个端口号，然后就扔给网络层去处理了。
UDP 的优点在于它的 简单和快速。因为它做了最少的工作，所以开销很小，传输速度自然就快。这使得 UDP 非常适合那些对实时性要求极高，但又能够容忍少量数据丢失或乱序的场景，比如：
在线游戏： 游戏中玩家的位置更新、动作指令等，即使偶尔丢失一两个数据包，对游戏体验的影响也有限，但如果为了可靠性而等待重传，就会导致卡顿。
实时音视频流： 即使音频或视频出现短暂的马赛克或卡顿，用户通常也能接受，但如果为了保证每帧都清晰无误而进行大量重传，会大大增加延迟。
DNS 查询： DNS 查询是请求响应模式，即使请求丢失，客户端也会超时并重试。UDP 的快速响应可以提高 DNS 解析的效率。
TCP：可靠、有序、有连接
TCP（Transmission Control Protocol）则完全是另一个极端。它追求的是 可靠、有序、面向连接 的数据传输。为了实现这些，TCP 做了大量的工作，这些工作也带来了额外的开销和一定的延迟。
TCP 的可靠性体现在：
确认与重传： TCP 会给每个发送的数据包分配一个序号。接收方收到数据包后，会向发送方发送一个确认（ACK）信号。如果发送方在一定时间内没有收到 ACK，就会认为数据包丢失，并重新发送。
有序性： TCP 接收方会根据数据包的序号对收到的数据进行排序，确保应用程序接收到的数据是按照发送顺序的。
流量控制： TCP 会根据接收方的处理能力来调整发送数据的速率，避免因为发送过快而导致接收方缓冲区溢出。
拥塞控制： TCP 会根据网络的拥塞情况来动态调整发送速率，防止网络崩溃。
这些功能使得 TCP 非常适合那些对数据完整性和顺序性有严格要求的应用，比如：
网页浏览 (HTTP/HTTPS)： 你希望打开网页时，看到的是完整的、没有乱码的内容。
文件传输 (FTP)： 下载或上传文件时，任何一个比特的错误都可能导致文件损坏。
电子邮件 (SMTP/POP3/IMAP)： 确保邮件内容准确无误地传输。
为什么 TCP 不基于 UDP 实现？
现在，我们回到核心问题：为什么 TCP 没有“骑在” UDP 身上来实现呢？
想象一下，如果我们要在 UDP 的基础上构建 TCP 的可靠性机制。这意味着我们需要在应用程序层面，或者说在“TCP 模拟层”，去实现：
1. 序号生成与管理： 我们需要自己给每个数据包分配一个序号。
2. 确认接收 (ACK) 机制： 我们需要设计自己的 ACK 包，并管理哪些数据包已经被确认。
3. 超时与重传机制： 我们需要设置定时器，监控每个数据包的 ACK，并在超时时进行重传。
4. 接收方排序： 我们需要自己维护一个缓冲区，接收乱序的数据包，并根据序号重新排序。
5. 流量控制： 我们需要实现类似 TCP 的窗口机制，控制发送速率。
6. 拥塞控制： 我们还需要模拟 TCP 的拥塞避免和拥塞恢复算法。
这“一堆”工作，本质上就是 TCP 自己在做的事情。
如果 TCP 只是简单地把这些可靠性功能“搬到” UDP 之上，那会发生什么？
性能损耗加剧： UDP 本身就很轻量，但我们现在要在其基础上加上 TCP 的所有复杂逻辑。这意味着应用程序需要处理更多的状态、更多的计算。每次数据传输，都需要经过 UDP 的封装，然后再经过我们模拟的 TCP 层进行处理，效率可想而知。
冗余和重复： UDP 已经是一个独立的传输层协议，它负责将数据交给网络层。如果我们再在 UDP 上模拟 TCP，那么我们模拟的 TCP 层将不得不与网络层（IP）进行交互。而 IP 本身也提供了一些基本的数据包分段和重组功能，尽管不如 TCP 可靠。这种多层嵌套，很可能导致不必要的冗余和性能瓶颈。
失去意义： TCP 的设计目标就是提供一种高级的、可靠的传输服务，它已经封装了网络层（IP）提供的基本不可靠数据报服务。如果 TCP 再基于 UDP（另一个传输层协议）来实现，那么它就不是在利用 UDP 的优势，而是在“重复造轮子”，并且是绕了一个不必要的弯路。TCP 本身就是为了克服 IP 的不可靠性而设计的，它通过与 IP 协议协同工作，实现了端到端的可靠传输。
更根本的原因：分层设计的原则
网络协议的设计遵循 分层原则。每一层都专注于解决特定的问题，并为上层提供服务。
应用层 负责具体的应用功能（如 HTTP、FTP）。
传输层 负责进程间的通信（TCP、UDP）。
网络层 负责主机间的通信（IP）。
数据链路层 负责节点间的通信。
物理层 负责比特流的传输。
TCP 和 UDP 都位于传输层，它们是 平等的选择，而不是互相依赖的关系。TCP 直接工作在 IP 协议之上，利用 IP 协议提供的基础数据包路由和寻址能力，来构建自己的可靠传输机制。它并没有必要去依赖另一个传输层协议（UDP）来完成自己的使命。
如果 TCP 基于 UDP 来实现，那将是对网络协议分层设计的破坏，会引入不必要的复杂性，并且无法实现 TCP 所承诺的高效可靠性。TCP 的价值恰恰在于它 直接 在 IP 之上，独立地 提供了比 UDP 更高级的服务。它不是要“借用” UDP 的能力，而是要“取代” UDP 在可靠性方面的不足。
总而言之，TCP 没有基于 UDP 实现，是因为 TCP 的核心使命就是提供一种与 UDP 完全不同的、更为强大的可靠传输服务。它通过一系列精巧的设计，直接在 IP 协议之上实现了这一目标，这样做既高效又符合网络协议设计的原则。试图用 UDP 来“模拟” TCP，不仅会大大削弱其性能，还会让整个协议栈变得更加复杂，并且失去了 TCP 存在的根本意义。
首先，我们得明确 TCP 和 UDP 这两个协议，它们都工作在传输层，负责在应用程序之间传递数据。但它们提供的服务，可谓是“天壤之别”。
UDP：简单、快速、不可靠
UDP（User Datagram Protocol）可以说是传输层里最“朴实无华”的协议了。它提供的是一种“尽最大努力”的服务。你可以把它想象成一个邮递员，你把信件（数据包）交给他，他会尽力去投递，但不会保证信件一定能送到，也不会保证信件是按顺序送到的，更不会告诉你信件有没有被损坏。它只是简单地把数据打包，加上一个端口号，然后就扔给网络层去处理了。
UDP 的优点在于它的 简单和快速。因为它做了最少的工作，所以开销很小，传输速度自然就快。这使得 UDP 非常适合那些对实时性要求极高，但又能够容忍少量数据丢失或乱序的场景，比如：
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DNS 查询： DNS 查询是请求响应模式，即使请求丢失，客户端也会超时并重试。UDP 的快速响应可以提高 DNS 解析的效率。
TCP：可靠、有序、有连接
TCP（Transmission Control Protocol）则完全是另一个极端。它追求的是 可靠、有序、面向连接 的数据传输。为了实现这些，TCP 做了大量的工作，这些工作也带来了额外的开销和一定的延迟。
TCP 的可靠性体现在：
确认与重传： TCP 会给每个发送的数据包分配一个序号。接收方收到数据包后，会向发送方发送一个确认（ACK）信号。如果发送方在一定时间内没有收到 ACK，就会认为数据包丢失，并重新发送。
有序性： TCP 接收方会根据数据包的序号对收到的数据进行排序，确保应用程序接收到的数据是按照发送顺序的。
流量控制： TCP 会根据接收方的处理能力来调整发送数据的速率，避免因为发送过快而导致接收方缓冲区溢出。
拥塞控制： TCP 会根据网络的拥塞情况来动态调整发送速率，防止网络崩溃。
这些功能使得 TCP 非常适合那些对数据完整性和顺序性有严格要求的应用，比如：
网页浏览 (HTTP/HTTPS)： 你希望打开网页时，看到的是完整的、没有乱码的内容。
文件传输 (FTP)： 下载或上传文件时，任何一个比特的错误都可能导致文件损坏。
电子邮件 (SMTP/POP3/IMAP)： 确保邮件内容准确无误地传输。
为什么 TCP 不基于 UDP 实现？
现在，我们回到核心问题：为什么 TCP 没有“骑在” UDP 身上来实现呢？
想象一下，如果我们要在 UDP 的基础上构建 TCP 的可靠性机制。这意味着我们需要在应用程序层面，或者说在“TCP 模拟层”，去实现：
1. 序号生成与管理： 我们需要自己给每个数据包分配一个序号。
2. 确认接收 (ACK) 机制： 我们需要设计自己的 ACK 包，并管理哪些数据包已经被确认。
3. 超时与重传机制： 我们需要设置定时器，监控每个数据包的 ACK，并在超时时进行重传。
4. 接收方排序： 我们需要自己维护一个缓冲区，接收乱序的数据包，并根据序号重新排序。
5. 流量控制： 我们需要实现类似 TCP 的窗口机制，控制发送速率。
6. 拥塞控制： 我们还需要模拟 TCP 的拥塞避免和拥塞恢复算法。
这“一堆”工作，本质上就是 TCP 自己在做的事情。
如果 TCP 只是简单地把这些可靠性功能“搬到” UDP 之上，那会发生什么？
性能损耗加剧： UDP 本身就很轻量，但我们现在要在其基础上加上 TCP 的所有复杂逻辑。这意味着应用程序需要处理更多的状态、更多的计算。每次数据传输，都需要经过 UDP 的封装，然后再经过我们模拟的 TCP 层进行处理，效率可想而知。
冗余和重复： UDP 已经是一个独立的传输层协议，它负责将数据交给网络层。如果我们再在 UDP 上模拟 TCP，那么我们模拟的 TCP 层将不得不与网络层（IP）进行交互。而 IP 本身也提供了一些基本的数据包分段和重组功能，尽管不如 TCP 可靠。这种多层嵌套，很可能导致不必要的冗余和性能瓶颈。
失去意义： TCP 的设计目标就是提供一种高级的、可靠的传输服务，它已经封装了网络层（IP）提供的基本不可靠数据报服务。如果 TCP 再基于 UDP（另一个传输层协议）来实现，那么它就不是在利用 UDP 的优势，而是在“重复造轮子”，并且是绕了一个不必要的弯路。TCP 本身就是为了克服 IP 的不可靠性而设计的，它通过与 IP 协议协同工作，实现了端到端的可靠传输。
更根本的原因：分层设计的原则
网络协议的设计遵循 分层原则。每一层都专注于解决特定的问题，并为上层提供服务。
应用层 负责具体的应用功能（如 HTTP、FTP）。
传输层 负责进程间的通信（TCP、UDP）。
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TCP 和 UDP 都位于传输层，它们是 平等的选择，而不是互相依赖的关系。TCP 直接工作在 IP 协议之上，利用 IP 协议提供的基础数据包路由和寻址能力，来构建自己的可靠传输机制。它并没有必要去依赖另一个传输层协议（UDP）来完成自己的使命。
如果 TCP 基于 UDP 来实现，那将是对网络协议分层设计的破坏，会引入不必要的复杂性，并且无法实现 TCP 所承诺的高效可靠性。TCP 的价值恰恰在于它 直接 在 IP 之上，独立地 提供了比 UDP 更高级的服务。它不是要“借用” UDP 的能力，而是要“取代” UDP 在可靠性方面的不足。
总而言之，TCP 没有基于 UDP 实现，是因为 TCP 的核心使命就是提供一种与 UDP 完全不同的、更为强大的可靠传输服务。它通过一系列精巧的设计，直接在 IP 协议之上实现了这一目标，这样做既高效又符合网络协议设计的原则。试图用 UDP 来“模拟” TCP，不仅会大大削弱其性能，还会让整个协议栈变得更加复杂，并且失去了 TCP 存在的根本意义。
网友意见
看上去，TCP是UDP的一个超集，而其实，不是，UDP有一些很重要的功能，是TCP实现不了的。举两个例子，比如授时协议，就必须通过不面向连接的UDP来实现，因为面向连接的TCP有重传机制，因为重传的因素会增加时间计算的误差。另外，当我们需要使用广播数据的时候，TCP也是没有办法实现的，传输层协议，不面向连接的UDP才能支持广播。
TCP没有是基于UDP进行，如@陈硕 所说，确实TCP出现得比UDP早，这应该是一个很重要的原因。
另外一个原因，是我看到@狼大人 在@TonySeek 的评论里面的回复想到的。我们在讨论网络结构层次的时候，往往有一个误区，就是很容易把两种不同的标准混为一谈了。我们都知道，网络的分层有分五层的有分七层的，五层的分法是人们在建设互联网的时候，工程实践的做法，而七层的分法，是OSI的分法。
OSI对于网络的描述和实际是有脱节的，看看就行，不可全信。比如说，按照OSI的分法，HTTP是应用层协议，而HTML则应该是一种表示层协议，但是，下层的HTML数据却是封装在上层的HTTP数据报文里面的。
按照RFC-1122 1.1.3的描述，传输层（或者叫运输层，Transport Layer）的主要任务，是为应用程序提供端到端（end-to-end）的通信服务。在这个描述下，UDP是完全应该划分为传输层协议的，一点误差都没有。
对于UDP，我认为这完全是把IP层的功能，原封不动的引入传输层，仅仅增加了端口和校验，并没有其他任何的功能（恕我真的不知道OOB消息是什么）。和RFC-768中所说的一样，仅仅为应用程序发送消息和数据，提供了一种最小化的协议机制（a minimum of protocol mechanism）。和TonySeek所的那样，叫做UDP也很可能是因为这个原因。
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