网络协议打怪升级-传输层：UDP和QUIC

1.UDP是什么

UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)是一个传输层协议，和TCP一样，但是它的特点是：无连接、轻量、速度快、不可靠。

2.UDP的核心特性

• 无连接：发送数据前不需要建立连接
• 不可靠：不保证数据送达，无确认机制，无重发机制
• 面向报文：一次性发送整个报文，不会拆分或合并(区别TCP)，不保证抵达顺序
• 无拥塞控制：不会因为网络拥塞而降低发送速度
• 轻量级：报头小，仅8字节，传输效率高
• 支持广播/组播

组播是什么？

组播是一种网络传输方式，一对多，介于单播与广播之间
单播：一对一，每个接收方单独发送一份数据
广播：一对全网，所有主机都能收到
组播：一对多，只发送一次，只有加入组的主机才能收到
比如在会议中，就可以使用组播传输，将视频流数据发送到会议中的所有人

3.UDP的报文结构

• 报头(8Byte)
  • 源端口号
  • 目标端口号
  • 数据长度(报头+数据)
  • 校验和
• 数据

4.UDP的传输过程

• 应用程序调用socket并传入数据(应用层)
• UDP将数据加上8字节头部，形成一个数据报文
• IP层封装进IP包进行传输
• 到达目的地后，目标应用接收UDP报文

无需握手、无需连接、发送即走

5.UDP的应用场景

• 实时通信：语音通话、视频通话等
• 在线游戏
• 流媒体
• DNS查询：默认使用DNS，传输内容大时改为TCP，需要安全性时改为DoT(DNS over TLS，基于TLS的DNS)
• 系统广播/组播

6.UDP的优缺点

• 优
  • 轻量、快速、支持广播
• 缺
  • 不面向连接、不可靠、无流量控制、无拥塞控制

7.扩展：QUIC

前面我们对UDP的基本特性和使用原理进行了基本梳理，可以发现UDP最大的缺点是不可靠性。

QUIC是由于Google开发的库，底层使用了UDP(HTTP/3就是运行于QUIC之上)。通过对UDP的封装，QUIC解决了不可靠的问题，使报文变得既轻量有可靠，那么他是如何做到的？

QUIC封装了逻辑，自己实现了类似TCP的可靠机制，包括：

TCP机制	QUIC实现方式
序列号+ACK	每个stream有自己的帧序号和ACK
重传	支持选择性重传(更精细)
拥塞控制	可自定义
流量控制	支持每个流单独设置窗口
有序传输	默认按顺序交付，也支持多流并行交付