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。下面不考虑拥塞处理,可靠UDP的简单设计。
- 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: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。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。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。
下面分别介绍三种使用UDP进行可靠数据传输的协议:
RUDP
RTP
UDT
1、RUDP(Reliable User Datagram Protocol)
可靠用户数据报协议(RUDP)是一种基于可靠数据协议(RDP: RFC908 和 1151 (第二版))的简单分组传输协议。作为一个可靠传输协议,RUDP 用于传输 IP 网络间的电话信号。它允许独立配置每个连接属性,这样在不同的平台可以同时实施不同传输需求下的协议。
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。
为了与网络 TCP 通信量同时工作, RUDP 使用类似于 TCP 的重发机制和拥塞控制算法。在最大化利用可用带宽上,这些算法都得到了很好的证明。
客户机确认响应服务器发送给客户机的包;
视窗和拥塞控制,服务器不能超出当前允许带宽;
一旦发生包丢失,服务器重发给客户机;
比实时流更快速,称为“缓存溢出”。
用户数据报协议(UDP)
2、RTP(Real Time Protocol)
RTP,实时协议被用来为应用程序如音频,视频等的实时数据的传输提供端到端(end to end)的网络传输功能。传输的模型可以是单点传送或是多点传送。数据传输被一个姐妹协议——实时控制协议(RTCP)来监控,后者允许在一个大的多点传送网络上监视数据传送,并且提供最小限度的控制和识别功能。
TCP不能支持像交互视频,会议等的实时服务,这一原因是由于TCP只是一个“慢”协议,需要三次握手。就此在IP层上UDP是一个比TCP更好的选择。但是UDP是本质上是一个不可靠协议,不支持在包丢情况下的重传机制。诚然,UDP有一些特性,比如多路复用跟校验和服务,这些都是对实时服务很有利的。为了消除UDP的缺点,RTP是作为应用层而被提出来的。
RTP提供的各种服务包括有效负载识别,序列编号,时间戳和投递监听。RTP能够序列化包,当这些包在收端不是按顺序到达的时。序列号也能被用来识别包丢失。时间戳被用于媒体有效的播放。到达的数据一直被RTCP监听,以通知RTP层来校正其编码和传输的参数。例如,如果RTCP层检测到包丢失,它会通知RTP层减缓发送速率。
尽管RTP有助于实时媒体的有效的播放 ,但是要注意的是RTP自身并不提供任何机制来确保及时传递或提供其他服务质量(QoS)的保证,而是依靠低层服务来完成这些。同样,RTP也不保证投递或防止无序投递。RTP被设计出来主要是为了满足有多个参加者的多媒体会议的需要。RTP也同样适合于象持续数据的储存,分布式交互仿真,主动标记以及应用程序的控制和测量。
RTP提供有效负荷类型识别,乱序重排和利用时间戳的媒体有效播放。
RTCP监控服务质量,也提供在一个当前进行的会话中传送关于参加者的信息作用。
RTP对于下层协议是独立的,它能够工作在像TCP/IP,ATM,帧时延等类型的网络上。
如果被下层网络支持,RTP支持利用多路技术的对于多点的数据传输。
RTP序列号也能被用来确定包的合适位置。例如在视频解码,包无需按序解码。
3、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。
总结:UDP构建可靠数据传输
简单来讲,要使用UDP来构建可靠的面向连接的数据传输,就要实现类似于TCP协议的超时重传,有序接受,应答确认,滑动窗口流量控制等机制,等于说要在传输层的上一层(或者直接在应用层)实现TCP协议的可靠数据传输机制,比如使用UDP数据包+序列号,UDP数据包+时间戳等方法,在服务器端进行应答确认机制,这样就会保证不可靠的UDP协议进行可靠的数据传输
最后
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