一、UDP的概述

　　UDP英文全拼UserDatagramProtocol，簡(jiǎn)稱(chēng)用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。它是傳輸層的協(xié)議，功能即為在IP的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了最基本的服務(wù)：復(fù)用和分用以及差錯(cuò)檢測(cè)。

　　二、UDP的工作原理

　　使用UDP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，由應(yīng)用程序根據(jù)需要提供報(bào)文到達(dá)確認(rèn)、排序、流量控制等功能。

　　通常情況下，UDP采用實(shí)時(shí)傳輸機(jī)制和時(shí)間戳來(lái)傳輸語(yǔ)音和視頻數(shù)據(jù)。

　　三、UDP的特點(diǎn)

　　1、無(wú)連接：UDP是無(wú)連接的協(xié)議，它在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前不需要先建立連接，也沒(méi)有各種重傳機(jī)制、擁塞控制和流量控制，所以傳輸速度很快，消耗很低，延遲小，數(shù)據(jù)傳輸效率高，適合對(duì)可靠性要求不高的應(yīng)用程序，或者可以保障可靠性的應(yīng)用程序，如DNS、TFTP、SNMP等。

　　2、不可靠：只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送，不關(guān)心數(shù)據(jù)是否送達(dá)，沒(méi)有確認(rèn)機(jī)制，主機(jī)收到數(shù)據(jù)也不會(huì)有響應(yīng)

　　3、分組首部開(kāi)銷(xiāo)小：TCP的首部是20字節(jié)，UDP的首部是8字節(jié)

　　4、面向報(bào)文的：TCP（面向連接的傳輸控制協(xié)議）是面向字節(jié)傳輸，而UDP是面向報(bào)文傳輸，對(duì)于應(yīng)用層交下來(lái)的報(bào)文段不進(jìn)行拆分合并，直接保留原有報(bào)文段的邊界然后添加UDP的首部就交付給網(wǎng)絡(luò)層。不論報(bào)文的長(zhǎng)短，UDP都不會(huì)進(jìn)行處理。因此為了避免報(bào)文段過(guò)短降低傳輸效率以及報(bào)文段過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)層對(duì)IP數(shù)據(jù)進(jìn)行分片操作，應(yīng)用層應(yīng)該選擇合適長(zhǎng)度的報(bào)文交付給運(yùn)輸層的UDP。

　　四、UDP的缺點(diǎn)

　　1、傳輸數(shù)據(jù)不可控，容易丟數(shù)據(jù)包

　　2、沒(méi)有流量控制，當(dāng)對(duì)方?jīng)]有及時(shí)接收數(shù)據(jù)，發(fā)送方一直發(fā)送數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致緩沖區(qū)數(shù)據(jù)滿(mǎn)了，電腦出現(xiàn)卡死情況，所有接收方需要及時(shí)接收數(shù)據(jù)。

　　五、為什么需要UDP？

　　1、一個(gè)重要的原因是IP協(xié)議中并沒(méi)有端口（port）的概念。IP協(xié)議進(jìn)行的是IP地址到IP地址的傳輸，這意味著兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的對(duì)話(huà)。但每臺(tái)計(jì)算機(jī)中需要有多個(gè)通信通道，并將多個(gè)通信通道分配給不同的進(jìn)程使用。一個(gè)端口就代表了這樣的一個(gè)通信通道。UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了端口，從而讓數(shù)據(jù)包可以在送到IP地址的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步可以送到某個(gè)端口。

　　2、對(duì)于一些簡(jiǎn)單的通信，不需要TCP協(xié)議復(fù)雜的建立連接的方式，特別是在早期網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，如果過(guò)多的建立TCP連接，會(huì)造成很大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，而UDP協(xié)議可以相對(duì)快速的處理這些簡(jiǎn)單通信。

　　3、在使用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，如果一個(gè)數(shù)據(jù)段丟失或者接收端對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)段沒(méi)有確認(rèn)，發(fā)送端會(huì)重新發(fā)送該數(shù)據(jù)段。TCP重新發(fā)送數(shù)據(jù)會(huì)帶來(lái)傳輸延遲和重復(fù)數(shù)據(jù)，降低了用戶(hù)的體驗(yàn)。對(duì)于遲延敏感的應(yīng)用，少量的數(shù)據(jù)丟失一般可以被忽略，這時(shí)使用UDP傳輸將能夠提升用戶(hù)的體驗(yàn)。

　　六、UDP使用場(chǎng)景

　　當(dāng)應(yīng)用程序?qū)鬏數(shù)目煽啃砸蟛桓撸菍?duì)傳輸速度和延遲要求較高時(shí)，可以用UDP協(xié)議來(lái)替代TCP協(xié)議在傳輸層控制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。UDP適合于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，如語(yǔ)音和視頻通信，因?yàn)樗鼈兗词古紶杹G失一兩個(gè)數(shù)據(jù)包，也不會(huì)對(duì)接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。例如：

　　1、網(wǎng)頁(yè)或者APP的訪(fǎng)問(wèn)。Google提出的一種基于UDP改進(jìn)的通信協(xié)議--QUIC（全稱(chēng)QuickUDPInternetConnections，快速UDP互聯(lián)網(wǎng)連接），可以降低網(wǎng)絡(luò)通信的延遲，提供更好的用戶(hù)互動(dòng)體驗(yàn)。

　　2、流媒體的協(xié)議。現(xiàn)在直播比較火，很多直播應(yīng)用，都基于UDP實(shí)現(xiàn)了自己的視頻傳輸協(xié)議。

　　3、實(shí)時(shí)游戲。游戲?qū)?shí)時(shí)要求較為嚴(yán)格的情況下，采用自定義的可靠UDP協(xié)議，自定義重傳策略，能夠把丟包產(chǎn)生的延遲降到最低，盡量減少網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題對(duì)游戲性造成的影響。

　　4、IoT物聯(lián)網(wǎng)。一方面，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域終端資源少，很可能只是個(gè)內(nèi)存非常小的嵌入式系統(tǒng)，而維護(hù)TCP協(xié)議代價(jià)太大；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求也很高，而TCP還是因?yàn)樯厦娴哪切┰驅(qū)е聲r(shí)延大。Google旗下的Nest建立ThreadGroup，推出了物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議Thread，就是基于UDP協(xié)議的。

　　5、移動(dòng)通信領(lǐng)域。在4G網(wǎng)絡(luò)里，移動(dòng)流量上網(wǎng)的數(shù)據(jù)面對(duì)的協(xié)議GTP-U是基于UDP的。因?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議比較復(fù)雜，而GTP協(xié)議本身就包含復(fù)雜的手機(jī)上線(xiàn)下線(xiàn)的通信協(xié)議。如果基于TCP，TCP的機(jī)制就顯得非常多余。

　　UDP作為最簡(jiǎn)單的傳輸協(xié)議，自1980年UDP協(xié)議規(guī)范發(fā)布以來(lái)，一直在主流應(yīng)用中發(fā)揮著作用。在未來(lái)，也將繼續(xù)和TCP協(xié)議一起在今后的網(wǎng)絡(luò)世界中發(fā)揮更加重要的作用。
責(zé)任編輯人：CC