一、UDP的概述

UDP英文全拼User Datagram Protocol，簡稱用戶數據報協議。它是傳輸層的協議，功能即為在IP的數據報服務之上增加了最基本的服務：複用和分用以及差錯檢測。

二、UDP的工作原理

使用UDP傳輸數據時，由應用程序根據需要提供報文到達确認、排序、流量控制等功能。

通常情況下，UDP采用實時傳輸機制和時間戳來傳輸語音和視頻數據。

三、UDP的特點

1、無連接：UDP是無連接的協議，它在進行數據傳輸之前不需要先建立連接，也沒有各種重傳機制、擁塞控制和流量控制，所以傳輸速度很快，消耗很低，延遲小，數據傳輸效率高，适合對可靠性要求不高的應用程序，或者可以保障可靠性的應用程序，如DNS、TFTP、SNMP等。

2、不可靠：隻負責數據的發送，不關心數據是否送達，沒有确認機制，主機收到數據也不會有響應

3、分組首部開銷小：TCP的首部是20字節，UDP的首部是8字節

4、面向報文的：TCP(面向連接的傳輸控制協議)是面向字節傳輸，而UDP是面向報文傳輸，對于應用層交下來的報文段不進行拆分合并，直接保留原有報文段的邊界然後添加UDP的首部就交付給網絡層。不論報文的長短，UDP都不會進行處理。因此為了避免報文段過短降低傳輸效率以及報文段過長導緻網絡層對IP數據進行分片操作，應用層應該選擇合适長度的報文交付給運輸層的UDP。

四、UDP的缺點

1、 傳輸數據不可控，容易丢數據包

2、沒有流量控制，當對方沒有及時接收數據，發送方一直發送數據會導緻緩沖區數據滿了，電腦出現卡死情況，所有接收方需要及時接收數據。

五、為什麼需要UDP？

1、一個重要的原因是IP協議中并沒有端口(port)的概念。IP協議進行的是IP地址到IP地址的傳輸，這意味着兩台計算機之間的對話。但每台計算機中需要有多個通信通道，并将多個通信通道分配給不同的進程使用。一個端口就代表了這樣的一個通信通道。UDP協議實現了端口，從而讓數據包可以在送到IP地址的基礎上，進一步可以送到某個端口。

2、對于一些簡單的通信，不需要TCP協議複雜的建立連接的方式，特别是在早期網絡環境中，如果過多的建立TCP連接，會造成很大的網絡負擔，而UDP協議可以相對快速的處理這些簡單通信。

3、在使用TCP協議傳輸數據時，如果一個數據段丢失或者接收端對某個數據段沒有确認，發送端會重新發送該數據段。TCP重新發送數據會帶來傳輸延遲和重複數據，降低了用戶的體驗。對于遲延敏感的應用，少量的數據丢失一般可以被忽略，這時使用UDP傳輸将能夠提升用戶的體驗。

六、 UDP使用場景

當應用程序對傳輸的可靠性要求不高，但是對傳輸速度和延遲要求較高時，可以用UDP協議來替代TCP協議在傳輸層控制數據的轉發。UDP适合于實時數據傳輸，如語音和視頻通信，因為它們即使偶爾丢失一兩個數據包，也不會對接收結果産生太大影響。例如：

1、網頁或者 APP 的訪問。Google提出的一種基于 UDP 改進的通信協議-- QUIC（全稱 Quick UDP Internet Connections，快速 UDP 互聯網連接），可以降低網絡通信的延遲，提供更好的用戶互動體驗。

2、流媒體的協議。現在直播比較火，很多直播應用，都基于 UDP 實現了自己的視頻傳輸協議。

3、實時遊戲。遊戲對實時要求較為嚴格的情況下，采用自定義的可靠 UDP 協議，自定義重傳策略，能夠把丢包産生的延遲降到最低，盡量減少網絡問題對遊戲性造成的影響。

4、IoT 物聯網。一方面，物聯網領域終端資源少，很可能隻是個内存非常小的嵌入式系統，而維護 TCP 協議代價太大；另一方面，物聯網對實時性要求也很高，而 TCP 還是因為上面的那些原因導緻時延大。Google 旗下的 Nest 建立 Thread Group，推出了物聯網通信協議 Thread，就是基于UDP 協議的。

5、移動通信領域。在 4G 網絡裡，移動流量上網的數據面對的協議 GTP-U 是基于 UDP 的。因為移動網絡協議比較複雜，而 GTP 協議本身就包含複雜的手機上線下線的通信協議。如果基于 TCP，TCP 的機制就顯得非常多餘。

UDP作為最簡單的傳輸協議，自1980年UDP協議規範發布以來，一直在主流應用中發揮着作用。在未來，也将繼續和TCP協議一起在今後的網絡世界中發揮更加重要的作用。

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