UDP的崛起

Posted 2020-08-15 暗影侠客

　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。

 

　　1，网速的提升给UDP稳定性提供可靠网络保障

　　CDN服务商Akamai（NASDAQ: AKAM）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。

　　2，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%。

　　3, 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。

　　4, 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

　　4.1 网页浏览

　　使用UDP协议有三个优点 ：

• 能够对握手过程进行精简，减少网络通信往返次数；
• 能够对TLS加解密过程进行优化；
• 收发快速，无阻塞。

　　4.2 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。

　　4.3 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。

　　4.4 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：

• 网络带宽需求较小，而实时性要求高；
• 大部分应用无需维持连接；
• 需要低功耗。

　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。