I protocolli TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol) sono i due pilastri del livello di trasporto (Layer 4) nello stack di rete TCP/IP Model e nel OSI Model.
Gestiscono il trasferimento dei dati tra applicazioni su dispositivi diversi, definendo come i pacchetti vengono inviati, controllati e ricevuti.

TCP privilegia affidabilità, controllo e ordine dei dati, mentre UDP privilegia velocità, semplicità e bassa latenza.

Comprendere questi protocolli è fondamentale per studenti di informatica, amministratori di rete e sviluppatori perché quasi tutte le applicazioni Internet — dal web alle videochiamate — si basano su uno dei due.

1. Il livello di trasporto nelle reti

In una comunicazione di rete i dati attraversano diversi livelli logici. Nel modello OSI Model, il livello di trasporto (Layer 4) ha il compito di:

garantire comunicazione processo → processo
gestire porte di comunicazione
controllare flusso e affidabilità
segmentare e ricostruire i dati

Il livello di trasporto utilizza:

TCP → comunicazione affidabile
UDP → comunicazione veloce e senza controllo

Entrambi lavorano sopra il protocollo Internet Protocol (IP).

2. Concetto di porta nelle comunicazioni di rete

Per permettere a più applicazioni di comunicare simultaneamente su un dispositivo, TCP e UDP usano le porte.

Una porta è un identificatore a 16 bit:

0 – 65535

Tipologie principali:

Tipo	Range	Uso
Well-known	0 – 1023	servizi standard
Registered	1024 – 49151	applicazioni
Dynamic/Ephemeral	49152 – 65535	temporanee

Esempi comuni:

Servizio	Porta	Protocollo
HTTP	80	TCP
HTTPS	443	TCP
DNS	53	UDP
SMTP	25	TCP
DHCP	67/68	UDP

3. Il protocollo TCP

Il Transmission Control Protocol è un protocollo connection-oriented progettato per garantire la consegna affidabile dei dati.

Caratteristiche principali:

connessione stabilita prima dello scambio dati
ordine garantito dei pacchetti
controllo di errore
controllo di congestione
ritrasmissione automatica

TCP tratta i dati come uno stream continuo di byte.

4. Struttura dell’header TCP

L’header TCP ha dimensione minima 20 byte e può arrivare fino a 60 byte con opzioni.

Campi principali:

Campo	Dimensione	Descrizione
Source Port	16 bit	porta sorgente
Destination Port	16 bit	porta destinazione
Sequence Number	32 bit	numero sequenza del primo byte
Acknowledgment Number	32 bit	prossimo byte atteso
Data Offset	4 bit	dimensione header
Flags	6 bit	controlli di connessione
Window Size	16 bit	controllo flusso
Checksum	16 bit	verifica integrità
Urgent Pointer	16 bit	dati urgenti
Options	variabile	parametri extra

5. I flag TCP

I flag controllano lo stato della connessione.

Flag	Funzione
SYN	sincronizzazione sequenze
ACK	conferma ricezione
FIN	chiusura connessione
RST	reset immediato
PSH	invio immediato dati
URG	dati urgenti

6. Il Three-Way Handshake

Prima di trasmettere dati, TCP stabilisce una connessione tramite il three-way handshake.

Fase 1 – SYN

Il client invia richiesta di connessione.

Client → Server : SYN

Fase 2 – SYN ACK

Il server accetta la connessione.

Server → Client : SYN + ACK

Fase 3 – ACK

Il client conferma.

Client → Server : ACK

Dopo questo processo la connessione entra nello stato ESTABLISHED.

7. Chiusura della connessione TCP

La chiusura utilizza normalmente quattro messaggi:

FIN

ACK

FIN

ACK

Sequenza semplificata:

Client → FIN

Server → ACK

Server → FIN

Client → ACK

Questo processo garantisce che tutti i dati siano stati ricevuti prima della chiusura.

8. Meccanismi di affidabilità TCP

TCP garantisce l’integrità dei dati tramite diversi meccanismi.

Numeri di sequenza

Ogni byte ha un identificatore progressivo.

Acknowledgment

Il ricevente conferma i dati ricevuti.

Ritrasmissione

Se un ACK non arriva entro un tempo definito (RTO), il pacchetto viene reinviato.

Fast Retransmit

Se arrivano 3 ACK duplicati, TCP ritrasmette immediatamente il segmento.

9. Controllo del flusso

TCP utilizza un sistema chiamato sliding window.

Il ricevente comunica al mittente quanta memoria buffer è disponibile:

Window Size

Questo impedisce di sovraccaricare il ricevente.

10. Controllo della congestione

TCP integra algoritmi per evitare la saturazione della rete.

Principali tecniche:

Slow Start

La finestra di congestione cresce esponenzialmente.

Congestion Avoidance

La crescita diventa lineare.

Fast Recovery

Riduzione della finestra dopo perdita pacchetti.

Questi meccanismi sono fondamentali per la stabilità di Internet.

11. Il protocollo UDP

Il User Datagram Protocol è un protocollo connectionless progettato per la massima velocità.

Caratteristiche:

nessuna connessione
nessun controllo di flusso
nessuna ritrasmissione
nessun ordinamento

UDP usa il modello fire-and-forget: invia i dati senza aspettare conferma.

12. Struttura dell’header UDP

L’header UDP è molto più semplice e occupa solo 8 byte.

Campo	Dimensione	Descrizione
Source Port	16 bit	porta sorgente
Destination Port	16 bit	porta destinazione
Length	16 bit	lunghezza datagramma
Checksum	16 bit	controllo errori

Grazie a questo header ridotto, UDP ha overhead minimo.

13. Datagrammi UDP

UDP trasmette dati sotto forma di datagrammi indipendenti.

Possibili problemi:

pacchetti persi
pacchetti duplicati
pacchetti fuori ordine

L’applicazione deve eventualmente gestire questi casi.

14. Confronto TCP vs UDP

Caratteristica	TCP	UDP
Tipo connessione	connection-oriented	connectionless
Affidabilità	alta	bassa
Ordine pacchetti	garantito	non garantito
Velocità	più lenta	molto veloce
Header	20–60 byte	8 byte
Controllo flusso	sì	no
Controllo congestione	sì	no

15. Applicazioni che usano TCP

Applicazioni dove l’integrità dei dati è fondamentale.

Servizio	Porta
HTTP	80
HTTPS	443
FTP	21
SMTP	25
SSH	22

Esempi:

download file
pagine web
email
trasferimenti dati

16. Applicazioni che usano UDP

Applicazioni dove la latenza è più importante della perfezione dei dati.

Servizio	Porta
DNS	53
DHCP	67 / 68
NTP	123
VoIP	variabile

Esempi:

streaming video
giochi online
VoIP
DNS queries

17. Evoluzione moderna: HTTP/3 e QUIC

Le nuove tecnologie stanno cercando di combinare i vantaggi dei due protocolli.

Un esempio è QUIC protocol, sviluppato da Google.

QUIC utilizza UDP ma implementa:

controllo congestione
affidabilità
multiplexing

È alla base di HTTP/3.

18. TCP e UDP nelle reti moderne

Entrambi i protocolli sono fondamentali per Internet.

TCP domina nei servizi che richiedono:

sicurezza
affidabilità
integrità dei dati

UDP domina nei servizi che richiedono:

latenza minima
comunicazioni in tempo reale
streaming continuo

Le infrastrutture moderne spesso combinano entrambi.