爲何UDP有時比TCP更有優點

做者：潘嘉明
野狗科技嵌入式工程師，曾在TP-Link從事相關工做，在嵌入式研究上經驗豐富。
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隨着網絡技術飛速發展，網速已再也不是傳輸的瓶頸，UDP協議以其簡單、傳輸快的優點，在愈來愈多場景下取代了TCP，如網頁瀏覽、流媒體、實時遊戲、物聯網。

1，網速的提高給UDP穩定性提供可靠網絡保障

CDN服務商Akamai（NASDAQ: AKAM）報告從2008年到2015年7年時間，各個國家網絡平均速率由1.5Mbps提高爲5.1Mbps，網速提高近4倍。網絡環境變好，網絡傳輸的延遲、穩定性也隨之改善，UDP的丟包率低於5%，若是再使用應用層重傳，可以徹底確保傳輸的可靠性。

2，對比測試結果UDP性能優於TCP

爲了提高瀏覽速度，Google基於TCP提出了SPDY協議以及HTTP/2。Google在Chrome上實驗基於UDP的QUIC協議，傳輸速率減小到100ms之內。

Google採用QUIC後鏈接速率能有效提高75%。
Google搜索採用QUIC後頁面加載性能提高3%。
YouTube採用QUIC後從新緩衝次數減小了30%。

3, TCP設計過於冗餘，速度難以進一步提高

TCP爲了實現網絡通訊的可靠性，使用了複雜的擁塞控制算法，創建了繁瑣的握手過程以及重傳策略。因爲TCP內置在系統協議棧中，極難對其進行改進。

4, UDP協議以其簡單、傳輸快的優點，在愈來愈多場景下取代了TCP

4.1 網頁瀏覽

使用UDP協議有三個優勢 ：

• 可以對握手過程進行精簡，減小網絡通訊往返次數；

• 可以對TLS加解密過程進行優化；

• 收發快速，無阻塞。

4.2 流媒體

採用TCP，一旦發生丟包，TCP會將後續包緩存起來，等前面的包重傳並接收到後再繼續發送，延遲會愈來愈大。基於UDP的協議如WebRTC是極佳的選擇。

2010年google 經過收購 Global IP Solutions，得到了WebRTC（網頁實時通訊，Web Real-Time Communication）技術，用於提高網頁視頻速率。

4.3 實時遊戲

對實時要求較爲嚴格的狀況下，採用自定義的可靠UDP協議，好比Enet、RakNet（用戶有sony online game、minecraft）等，自定義重傳策略，可以把丟包產生的延遲降到最低，儘可能減小網絡問題對遊戲性形成的影響。
採用UDP的經典遊戲如FPS遊戲Quake、CS，著名的遊戲引擎Unity3D採用的也是RakNet。

4.4 物聯網

2014年google旗下的Nest創建Thread Group，推出了物聯網通訊協議Thread，完善物聯網通訊。

採用UDP有3個關鍵點：

• 網絡帶寬需求較小，而實時性要求高；

• 大部分應用無需維持鏈接；

• 須要低功耗。

小結

現在全球將近50%的人都在使用互聯網，人們不斷的追求更快、更好的服務，一切都在變化，在愈來愈多的領域，UDP將會搶佔TCP的主導地位。