[NETWORK] 如何实现有效的UDP

概述

  UDP不属于连接协议,具有资源消耗少,处理速度快的优点,所以通常音频,视频和普通数据在传送时,使用UDP较多,因为即使丢失少量的包,也不会对接受结果产生较大的影响。
  传输层无法保证数据的可靠传输,只能通过应用层来实现了。实现的方式可以参照tcp可靠性传输的方式,只是实现不在传输层,实现转移到了应用层
  最简单的方式是在应用层模仿传输层TCP的可靠性传输。
  下面是不考虑拥塞处理,可靠UDP的简单设计。

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1、添加seq/ack机制,确保数据发送到对端
2、添加发送和接收缓冲区,主要是用户超时重传。
3、添加超时重传机制。

  详细说明:
  step1: 送端发送数据时,生成一个随机seq = x,然后每一片按照数据大小分配seq。
  step2: 数据到达接收端后接收端放入缓存,并发送一个ack=x的包,表示对方已经收到了数据。
  step3: 发送端收到了ack包后,删除缓冲区对应的数据。时间到后,定时任务检查是否需要重传数据。

  目前有如下开源程序利用udp实现了可靠的数据传输。分别为RUDP、RTP、UDT。

开源程序

RUDP(Reliable User Datagram Protocol)

  RUDP 提供一组数据服务质量增强机制,如拥塞控制的改进、重发机制及淡化服务器算法等,从而在包丢失和网络拥塞的情况下, RTP 客户机(实时位置)面前呈现的就是一个高质量的 RTP 流。在不干扰协议的实时特性的同时,可靠 UDP 的拥塞控制机制允许 TCP 方式下的流控制行为。

RTP(Real Time Protocol)

  RTP为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务,如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。
  应用程序通常在 UDP 上运行 RTP 以便使用其多路结点和校验服务;这两种协议都提供了传输层协议的功能。但是 RTP 可以与其它适合的底层网络或传输协议一起使用。如果底层网络提供组播方式,那么 RTP 可以使用该组播表传输数据到多个目的地。
  RTP 本身并没有提供按时发送机制或其它服务质量(QoS)保证,它依赖于底层服务去实现这一过程。 RTP 并不保证传送或防止无序传送,也不确定底层网络的可靠性。 RTP 实行有序传送, RTP 中的序列号允许接收方重组发送方的包序列,同时序列号也能用于决定适当的包位置,例如:在视频解码中,就不需要顺序解码。

UDT(UDP-based Data Transfer Protocol)

  基于UDP的数据传输协议(UDP-basedData Transfer Protocol,简称UDT)是一种互联网数据传输协议。UDT的主要目的是支持高速广域网上的海量数据传输,而互联网上的标准数据传输协议TCP在高带宽长距离网络上性能很差。
  顾名思义,UDT建于UDP之上,并引入新的拥塞控制和数据可靠性控制机制。UDT是面向连接的双向的应用层协议。它同时支持可靠的数据流传输和部分可靠的数据报传输。由于UDT完全在UDP上实现,它也可以应用在除了高速数据传输之外的其它应用领域,例如点到点技术(P2P),防火墙穿透,多媒体数据传输等等。

作者:saviochen
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来源:简书