【udp】UDP的适用场合

2023-05-06 本文已影响0人 Bogon

1 通信实时性和持续性

在分组交换通信当中，协议栈的成本主要表现在以下两方面：

[1] 封装带来的空间复杂度；
[2] 缓存带来的时间复杂度。

以上两者是对立影响的，如果想减少封装消耗，那么就必须缓存用户数据到一定量在一次性封装发送出去，这样每个协议包的有效载荷将达到最大化，这无疑是节省了带宽空间，带宽利用率较高，但是延时增大了。如果想降低延时，那么就需要将用户数据立马封装发出去，这样显然会造成消耗更多的协议头等消耗，浪费带宽空间。

因此，我们进行协议选择的时候，需要重点考虑一下空间复杂度和时间复杂度间的平衡。通信的持续性对两者的影响比较大，根据通信的持续性有两种通信类型：[1] 短连接通信 [2] 长连接通信。对于短连接通信，一方面如果业务只需要发一两个包并且对丢包有一定的容忍度，同时业务自己有简单的轮询或重复机制，那么采用UDP会较为好些。在这样的场景下，如果用TCP，仅仅握手就需要3个包，这样显然有点不划算，一个典型的例子是DNS查询。另一方面，如果业务实时性要求非常高，并且不能忍受重传，那么首先就是UDP了或者只能用UDP了，例如NTP 协议，重传NTP消息纯属添乱(为什么呢？重传一个过期的时间包过来，还不如发一个新的UDP包同步新的时间过来)。如果NTP协议采用TCP，撇开握手消耗较多数据包交互的问题，由于TCP受Nagel算法等影响，用户数据会在一定情况下会被内核缓存延后发送出去，这样时间同步就会出现比较大的偏差，协议将不可用。

2 多点通信

对于一些多点通信的场景，如果采用有连接的TCP，那么就需要和多个通信节点建立其双向连接，然后有时在NAT环境下，两个通信节点建立其直接的TCP连接不是一个容易的事情，在涉及NAT穿越的时候，UDP协议的无连接性使得穿透成功率更高。

由于UDP的无连接性，那么其完全可以向一个组播地址发送数据或者轮转地向多个目的地持续发送相同的数据，从而更为容易实现多点通信。

一个典型的场景是多人实时音视频通信，这种场景下实时性要求比较高，可以容忍一定的丢包率。
比如：对于音频，对端连续发送p1、p2、p3三个包，另一端收到了p1和p3，在没收到p2的保持p1的最后一个音（也是为什么有时候网络丢包就会听到嗞嗞嗞嗞嗞嗞…或者卟卟卟卟卟卟卟卟…重音的原因），等到到p3就接着播p3了，不需要也不能补帧，一补就越来越大的延时。
对于这样的场景就比较合适用UDP了，如果采用TCP，那么在出现丢包的时候，就可能会出现比较大的延时。

相较于tcp，为什么udp适合用于NAT穿透？

因为UDP协议是无连接的，它不需要像TCP协议那样先建立连接再进行数据传输。
这意味着UDP协议可以直接把数据包发送到目标地址，而无需等待确认和握手等步骤，因此UDP协议的传输速度更快。
此外，UDP协议的数据包大小相对较小，可以更容易地通过NAT设备进行转发和路由，从而实现NAT穿透。
因此，UDP协议通常被用于实现P2P通信、在线游戏、视频流媒体等需要NAT穿透的应用场景。