UDP (User Datagram Protocol)是一種無連接的協議，基于數據報的傳輸方式。在網絡通信中，它通常用于快速傳輸數據包，但卻無法保證數據包的可靠傳輸。

與UDP剛好相反，TCP是一種面向連接的協議，基于字節流的傳輸方式。它通過確認和重傳等機制來保證數據的完整性和順序性，實現數據包的可靠傳輸。

UDP與TCP的主要區別

但在某些運用場景下，使用TCP協議傳輸速率延時太大，UDP協議傳輸數據又不可靠，這時候就需要通過應用程序對UDP協議進行改進，雖然這些方案都會增加網絡負載，但可以確保UDP數據傳輸更加可靠。

TCP如何實現可靠性傳輸?

TCP協議中采用三次握手建立連接，在數據傳輸過程中，通過確認和重傳等機制來保證數據包的可靠傳輸，但正因為TCP協議需要多次進行數據交互從而導致了傳輸延時較大。

TCP 三次握手

重傳機制一般會和確認機制結合使用，當在一定時間內沒有收到接收端的應答時，則會重傳對應的數據包。確認回復格式也會隨著選擇不同的重傳機制而有所差別。重傳機制一般有三種實現方式：停等協議、回退重傳、選擇性重傳。

（1）停等協議中每包數據發送后都需要等到接收端回復再發送下一包數據，以保證每包數據都能被成功接收到，但是通訊效率較低。

（2）回退重傳中發送端會連續發送多個數據包，當其中的數據包丟失時，接收端會回復最大連續收到的數據包，后續再進行數據重傳。

（3）選擇性重傳中也采用了回退重傳類似的方式，不過選擇性重傳會針對丟失的包進行補發，而不會全部重傳。

數據包檢驗機制也是保證傳輸可靠性的非常重要的方式，它可以保證數據包的完整性，避免傳輸過程中數據出現錯誤。發送端在發送數據包時，同時需要發送一個校驗和，接收端收到數據包后校驗校驗和，如果校驗失敗，則要求發送端重傳，確保數據包沒有被篡改或損壞。

流控制機制則通過限制發送速率來確保數據包的可靠傳輸，避免發送過快導致網絡擁塞和數據堆積。接收端在接收到數據時需要對數據進行處理，在處理過程中會消耗一定的時間，若發送端一直不間斷發送數據，就會導致接收端數據沒有時間處理，導致數據堆積丟失。流控制機制會根據接收端的接收能力來調整發送速率，避免數據堆積。

UDP如何實現可靠性傳輸?

若要實現UDP的可靠傳輸則可以借鑒TCP上述優點，在應用層實現數據的可靠性傳輸，模擬TCP可靠性傳輸方式，如確認機制、重傳機制、校驗機制等方式來保證數據可靠性傳輸。

如果不利用Linux協議棧以及上層Socket機制，通過抓包和發包的方式去實現可靠性傳輸，那么必須實現如下功能：

發送：包的分片、包確認、包的重發

接收：包的調序、包的序號確認

目前有如下開源程序利用UDP實現了可靠的數據傳輸，分別為RUDP、RTP和UDT。

此時大家可能會問如果UDP采用了這么多機制來保證數據的可靠性傳輸，那和TCP還有什么區別呢？

首先，TCP協議中規定了很多確保數據可靠性的機制，用戶如果采用了TCP協議，那么數據的傳輸過程就固定了，用戶不需要也無法干涉數據的傳輸過程。

其次，TCP協議中采取了很多的可靠性傳輸方式，來保證數據不會丟失、重復、損壞等，自然TCP協議傳輸效率就大大降低。UDP協議即使添加上簡單的確認、重傳、校驗等機制，傳輸速度仍然還是會比TCP快，而且用戶可以移除其中某些機制來使數據傳輸更加快速，也更加靈活可控。

UDP具有資源消耗小，處理速度快的優點，所以通常音頻、視頻和普通數據在傳送時使用UDP較多，因為它們即使偶爾丟失一兩個數據包，也不會對接收結果產生太大影響。

需要注意的是，通過這些方法實現UDP的可靠傳輸也會增加網絡延遲和帶寬消耗，因此在實際應用中需要權衡可靠性和性能的需求。此外，這些方法并不能完全保證數據包的可靠傳輸，仍然存在一定的風險。因此，在需要高可靠性的應用場景中，建議使用TCP等可靠性更高的協議。

審核編輯：湯梓紅