【重学计算机网络】UDP协议到底有什么用(下)

简介: TCP是面向连接的,UDP是面向无连接的。

基于UDP的例子

网页、APP访问

原来访问网页和手机APP都是基于HTTP协议。HTTP协议基于TCP,建立连接都需要多次交互,对于时延较大的移动互联网,建立一次连接需要的时间较长,然而既然是移动中,TCP可能还会断了重连,也是很耗时的。

目前HTTP协议往往采取多个数据通道共享一个连接,这样本来为了加快传输速度,但是TCP的严格顺序策略使得哪怕共享通道,前一个不来,后一个和前一个即便没关系,也要等着,时延也会加大。


而QUIC(Quick UDP Internet Connections,快速UDP互联网连接)是Google提出的一种基于UDP改进的通信协议,其目的是降低网络通信的延迟,提供更好的用户互动体验。


QUIC在应用层上,会自己实现快速连接建立、减少重传时延,自适应拥塞控制。

流媒体的协议

现在直播比较火,直播协议多使用RTMP,也是基于TCP。TCP的严格顺序传输要保证前一个收到了,下一个才能确认,如果前一个收不到,下一个就算包已经收到了,在缓存里面,也需要等着。对于直播来讲,这显然是不合适的,因为老的视频帧丢了其实也就丢了,就算再传过来用户也不在意了,他们要看新的了,如果老是没来就等着,卡顿了,新的也看不了,那就会丢失客户,所以直播,实时性比较比较重要,宁可丢包,也不要卡顿的。


另外,对于丢包,其实对于视频播放来讲,有的包可以丢,有的包不能丢,因为视频的连续帧里面,有的帧重要,有的不重要,如果必须要丢包,隔几个帧丢一个,其实看视频的人不会感知,但是如果连续丢帧,就会感知了,因而在网络不好的情况下,应用希望选择性的丢帧。


还有就是当网络不好的时候,TCP协议会主动降低发送速度,这对本来当时就卡的看视频来讲是要命的,应该应用层马上重传,而不是主动让步。因而,很多直播应用,都基于UDP实现了自己的视频传输协议。

实时游戏

游戏有一个特点,就是实时性比较高。快一秒你干掉别人,慢一秒你被别人爆头,所以很多职业玩家会买非常专业的鼠标和键盘,争分夺秒。


因而,实时游戏中客户端和服务端要建立长连接,来保证实时传输。但是游戏玩家很多,服务器却不多。由于维护TCP连接需要在内核维护一些数据结构,因而一台机器能够支撑的TCP连接数目是有限的,然后UDP由于是没有连接的,在异步IO机制引入之前,常常是应对海量客户端连接的策略。


TCP强顺序,对战的游戏对网络要求很简单,玩家通过客户端发送给服务器鼠标和键盘行走的位置,服务器会处理每个用户发送过来的所有场景,处理完再返回给客户端,客户端解析响应,渲染最新的场景展示给玩家。


如果出现一个数据包丢失,所有事情都需要停下来等待这个数据包重发。客户端会出现等待接收数据,然而玩家并不关心过期的数据,激战中卡1秒,等能动了都已经死了。


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,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。

IoT物联网

物联网领域终端资源少,很可能只是个内存非常小的嵌入式系统,而维护TCP协议代价太大

物联网对实时性要求也很高,而TCP还是因为上面的那些原因导致时延大。Google旗下的Nest建立Thread Group,推出了物联网通信协议Thread,就是基于UDP

移动通信领域

在4G网络里,移动流量上网的数据面对的协议GTP-U是基于UDP的。因为移动网络协议比较复杂,而GTP协议本身就包含复杂的手机上线下线的通信协议。如果基于TCP,TCP的机制就显得非常多余。

总结

如果将TCP比作成熟的社会人,UDP则是头脑简单的小朋友。TCP复杂,UDP简单;TCP维护连接,UDP谁都相信;TCP会坚持知进退;UDP愣头青一个,勇往直前;


UDP虽然简单,但它有简单的用法。它可以用在环境简单、需要多播、应用层自己控制传输的地方。例如DHCP、VXLAN、QUIC。


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