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网络编程懒人入门(五):快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势

简介: 本文观点仅作参考,请根据自已系统的应用场景合理地选择数据传输层协议即可,无需盲目崇拜大牛言论。 1、前言 对于即时通讯开者新手来说,在开始着手编写IM或消息推送系统的代码前,最头疼的问题莫过于到底该选TCP还是UDP作为传输层协议。
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本文观点仅作参考,请根据自已系统的应用场景合理地选择数据传输层协议即可,无需盲目崇拜大牛言论。

1、前言

对于即时通讯开者新手来说,在开始着手编写IM或消息推送系统的代码前,最头疼的问题莫过于到底该选TCP还是UDP作为传输层协议。本文延续《网络编程懒人入门》系列文章的风格,通过快速对比分析 TCP 和 UDP 的区别,来帮助即时通讯初学者快速了解这些基础的知识点,从而在IM、消息推送等网络通信应用场景中能准确地选择合适的传输层协议。

随着网络技术飞速发展,网速已不再是传输的瓶颈,UDP协议以其简单、传输快的优势,在越来越多场景下取代了TCP,如网页浏览、流媒体、实时游戏、物联网。本文作为《网络编程懒人入门》系列文章的第5篇,将为您快速梳理UDP协议在某些场景下对比TCP协议所具有的优势。

另外,即时通讯网的文章:《简述传输层协议TCP和UDP的区别》、《为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议?》、《移动端即时通讯协议选择:UDP还是TCP?》,更详细地阐述了类似的内容,可以为您提供更多的参考。

学习交流:

- 即时通讯开发交流群:320837163[推荐]

- 移动端IM开发入门文章:《新手入门一篇就够:从零开发移动端IM

(本文同步发布于:http://www.52im.net/thread-1277-1-1.html

2、系列文章

本文是系列文章中的第4篇,本系列文章的大纲如下:

网络编程懒人入门(一):快速理解网络通信协议(上篇)

网络编程懒人入门(二):快速理解网络通信协议(下篇)

网络编程懒人入门(三):快速理解TCP协议一篇就够

网络编程懒人入门(四):快速理解TCP和UDP的差异

网络编程懒人入门(五):快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势》(本文)

如果您觉得本系列文章过于基础,您可直接阅读《不为人知的网络编程》系列文章,该系列目录如下:

不为人知的网络编程(一):浅析TCP协议中的疑难杂症(上篇)

不为人知的网络编程(二):浅析TCP协议中的疑难杂症(下篇)

不为人知的网络编程(三):关闭TCP连接时为什么会TIME_WAIT、CLOSE_WAIT

不为人知的网络编程(四):深入研究分析TCP的异常关闭

不为人知的网络编程(五):UDP的连接性和负载均衡

不为人知的网络编程(六):深入地理解UDP协议并用好它

3、参考资料

TCP/IP详解-第11章·UDP:用户数据报协议

TCP/IP详解-第17章·TCP:传输控制协议

TCP/IP详解-第18章·TCP连接的建立与终止

TCP/IP详解-第21章·TCP的超时与重传

通俗易懂-深入理解TCP协议(上):理论基础

通俗易懂-深入理解TCP协议(下):RTT、滑动窗口、拥塞处理

理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解

理论联系实际:Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次挥手过程

技术往事:改变世界的TCP/IP协议(珍贵多图、手机慎点)

计算机网络通讯协议关系图(中文珍藏版)

高性能网络编程(一):单台服务器并发TCP连接数到底可以有多少

高性能网络编程(二):上一个10年,著名的C10K并发连接问题

高性能网络编程(三):下一个10年,是时候考虑C10M并发问题了

高性能网络编程(四):从C10K到C10M高性能网络应用的理论探索

简述传输层协议TCP和UDP的区别

UDP中一个包的大小最大能多大?

为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议?

移动端即时通讯协议选择:UDP还是TCP?

4、网速的提升给UDP稳定性提供可靠网络保障

CDN服务商Akamai报告从2008年到2015年7年时间,各个国家网络平均速率由1.5Mbps提升为5.1Mbps,网速提升近4倍。网络环境变好,网络传输的延迟、稳定性也随之改善,UDP的丢包率低于5%,如果再使用应用层重传,能够完全确保传输的可靠性。

5、对比测试结果UDP性能优于TCP

为了提升浏览速度,Google基于TCP提出了SPDY协议以及HTTP/2。Google在Chrome上实验基于UDP的QUIC协议,传输速率减少到100ms以内。

Google采用QUIC后连接速率能有效提升75%;

Google搜索采用QUIC后页面加载性能提升3%;

YouTube采用QUIC后重新缓冲次数减少了30%。

6、TCP设计过于冗余,速度难以进一步提升

TCP为了实现网络通信的可靠性,使用了复杂的拥塞控制算法,建立了繁琐的握手过程以及重传策略。由于TCP内置在系统协议栈中,极难对其进行改进。

7、UDP协议以其简单、传输快的优势,在越来越多场景下取代了TCP

7.1 网页浏览

使用UDP协议有三个优点 :

1)能够对握手过程进行精简,减少网络通信往返次数;

2)能够对TLS加解密过程进行优化;

3)收发快速,无阻塞。

7.2 流媒体

采用TCP,一旦发生丢包,TCP会将后续包缓存起来,等前面的包重传并接收到后再继续发送,延迟会越来越大。基于UDP的协议如实时音视频开源工程WebRTC是极佳的选择。

2010年google 通过收购 Global IP Solutions,获得了WebRTC(网页实时通信Web Real-Time Communication)技术,用于提升网页视频速率。关于WebRTC的介绍,请见:《访谈WebRTC标准之父:WebRTC的过去、现在和未来》,更多WebRTC文章点此进入

7.3 实时游戏

对实时要求较为严格的情况下,采用自定义的可靠UDP协议,比如Enet、RakNet(用户有 sony online game、minecraft)等,自定义重传策略,能够把丢包产生的延迟降到最低,尽量减少网络问题对游戏性造成的影响。

采用UDP的经典游戏如FPS游戏Quake、CS,著名的游戏引擎Unity3D采用的也是RakNet。

7.4 物联网

2014年google旗下的Nest建立Thread Group,推出了物联网通信协议Thread,完善物联网通信。

采用UDP有3个关键点:

1)网络带宽需求较小,而实时性要求高;

2)大部分应用无需维持连接;

3)需要低功耗。

8、本文小结

如今全球将近50%的人都在使用互联网,人们不断的追求更快、更好的服务,一切都在变化,在越来越多的领域,UDP将会抢占TCP的主导地位。

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