UDP能否像TCP一样实现可靠传输？

UDP (User Datagram Protocol) 是一种无连接的协议，基于数据报的传输方式。在网络通信中，它通常用于快速传输数据包，但却无法保证数据包的可靠传输。
 

 

与UDP刚好相反，TCP是一种面向连接的协议，基于字节流的传输方式。它通过确认和重传等机制来保证数据的完整性和顺序性，实现数据包的可靠传输。

UDP与TCP的主要区别

 

但在某些运用场景下，使用TCP协议传输速率延时太大，UDP协议传输数据又不可靠，这时候就需要通过应用程序对UDP协议进行改进，虽然这些方案都会增加网络负载，但可以确保UDP数据传输更加可靠。

TCP如何实现可靠性传输?
 

 

TCP协议中采用三次握手建立连接，在数据传输过程中，通过确认和重传等机制来保证数据包的可靠传输，但正因为TCP协议需要多次进行数据交互从而导致了传输延时较大。

TCP 三次握手

 

重传机制一般会和确认机制结合使用，当在一定时间内没有收到接收端的应答时，则会重传对应的数据包。确认回复格式也会随着选择不同的重传机制而有所差别。重传机制一般有三种实现方式：停等协议、回退重传、选择性重传。

 

（1）停等协议中每包数据发送后都需要等到接收端回复再发送下一包数据，以保证每包数据都能被成功接收到，但是通讯效率较低。

 

（2）回退重传中发送端会连续发送多个数据包，当其中的数据包丢失时，接收端会回复最大连续收到的数据包，后续再进行数据重传。

 

（3）选择性重传中也采用了回退重传类似的方式，不过选择性重传会针对丢失的包进行补发，而不会全部重传。

 

数据包检验机制也是保证传输可靠性的非常重要的方式，它可以保证数据包的完整性，避免传输过程中数据出现错误。发送端在发送数据包时，同时需要发送一个校验和，接收端收到数据包后校验校验和，如果校验失败，则要求发送端重传，确保数据包没有被篡改或损坏。
 

 

流控制机制则通过限制发送速率来确保数据包的可靠传输，避免发送过快导致网络拥塞和数据堆积。接收端在接收到数据时需要对数据进行处理，在处理过程中会消耗一定的时间，若发送端一直不间断发送数据，就会导致接收端数据没有时间处理，导致数据堆积丢失。流控制机制会根据接收端的接收能力来调整发送速率，避免数据堆积。

UDP如何实现可靠性传输?
 

 

若要实现UDP的可靠传输则可以借鉴TCP上述优点，在应用层实现数据的可靠性传输，模拟TCP可靠性传输方式，如确认机制、重传机制、校验机制等方式来保证数据可靠性传输。

 

如果不利用Linux协议栈以及上层Socket机制，通过抓包和发包的方式去实现可靠性传输，那么必须实现如下功能：

发送：包的分片、包确认、包的重发

接收：包的调序、包的序号确认

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和UDT。

 

此时大家可能会问如果UDP采用了这么多机制来保证数据的可靠性传输，那和TCP还有什么区别呢？

 

首先，TCP协议中规定了很多确保数据可靠性的机制，用户如果采用了TCP协议，那么数据的传输过程就固定了，用户不需要也无法干涉数据的传输过程。

 

其次，TCP协议中采取了很多的可靠性传输方式，来保证数据不会丢失、重复、损坏等，自然TCP协议传输效率就大大降低。UDP协议即使添加上简单的确认、重传、校验等机制，传输速度仍然还是会比TCP快，而且用户可以移除其中某些机制来使数据传输更加快速，也更加灵活可控。

 

 

UDP具有资源消耗小，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，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
 

 

需要注意的是，通过这些方法实现UDP的可靠传输也会增加网络延迟和带宽消耗，因此在实际应用中需要权衡可靠性和性能的需求。此外，这些方法并不能完全保证数据包的可靠传输，仍然存在一定的风险。因此，在需要高可靠性的应用场景中，建议使用TCP等可靠性更高的协议。