计算机网络 - UDP协议

通过一些问题来讨论 UDP 协议

• 什么是 UDP？举几个应用了 UDP 协议的例子
• UDP 与 TCP 有啥区别？（PS：介绍三四个就可以了，不用说太多）
• 具体 UDP 是不可靠的，那你觉得如何实现一个可靠的 UDP ？

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1. 什么是 UDP？举几个应用了 UDP 协议的例子

UDP是用户数据报协议，它是一种无连接的传输层协议，它没有可靠性保证，但是正因为 UDP 协议的控制字段较少，在数据传输过程中延迟小、数据传输效率高，适合对可靠性要求不高的服务

比如视频会议、直播等，少量视频帧丢失不会明显影响体验，但延迟太高会卡顿

还有 DNS ，TCP 三次握手太耗时，而 UDP 一次往返即可完成

我们平时玩的射击类/MOBA 游戏也是使用的UDP，因为玩家位置和动作需实时同步，偶尔丢包可通过其他功能补偿

2. UDP 与 TCP 有啥区别？

UDP无连接，直接发送数据；TCP通信需要三次握手建立连接

同时 TCP 只支持一对一，两个端点的服务；而 UDP 同时支持 一对一，一对多和多对多的服务

UDP发送报文不太可靠，不保证送达和顺序；TCP发送报文比较可靠，有丢包重传等机制

因为 UDP 无须建立连接等额外控制开销，所以使用速度较快；而 TCP 速度就较慢，因为存在确认机制和流量控制等

UDP保留原始数据包边界，发多少，收多少；TCP是基于字节流服务的，不保留原始数据边界

TCP 像寄挂号信（必须签收，丢件会补发）

UDP 像发传单（只管发，不管对方是否收到）

3. 具体 UDP 是不可靠的，那你觉得如何实现一个可靠的 UDP ？

嗯，可以参考 TCP 的可靠性是如何保证的

TCP 的可靠性由多方面保证，比如序列号解决乱序问题，ACK 确保接收方成功接收，超时重传解决丢包问题，流量控制防止发送方压垮接收方，拥塞控制避免网络堵塞

所以，依照 TCP 的可靠性保证，使用 UDP 的时候，可以为每个数据包附加序号，接收方返回 ACK，发送后启动计时器，利用滑动窗口机制控制发送速率，同时动态调整发送速率

按照这样的设计思路，就能实现一个较为可靠的 UDP。不过是在应用层上额外设计的，UDP 本身并没有改变。比喻下，原生 UDP 就像一个没有 GPS 和 保险的货车，只管发车，不保证货物到达；在这个货车（UDP）的基础上，自己装上 GPS（序号 + ACK）和备用车俩（重传），由货主（应用层）管理物流可靠性

实际应用中，Google 的 QUIC 协议正是基于这一思路：在 UDP 上实现 TCP 的可靠性机制，同时优化了握手延迟。HTTP3 采用 QUIC 后，显著提升了网络不太好环境下的性能

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