UDP可靠性传输协议（QUIC）

UDP与TCP对比

TCP可能出现粘包分包
UDP不可能，且一帧数据必须一次性读完，否则将丢失未读部分

可靠性机制

ACK机制

也就回应机制，每次收到一个包都回给予一次ack，让发送方知道对方已经接收到

重传机制

ARQ协议的三种模式
(1) 即停等式ARQ ： 等待ACK， 规定事件内没有收到对面ACK，则重传该帧

(2) 回退n帧ARQ ： 不等待对面ACK，每个包存在生命周期，生命结束之前没有收到ACK，则回退到该该包重新发包（错误帧之后的包已经发送过，任然需要重新发送）

(3) 选择性重传ARQ ： 不等待对面ACK，每个包存在生命周期，生命结束之前没有收到ACK，不需要回退到该该包重新发包， 仅需重发该包

流控控制

控制发送方发送速率，以防止收件方读取数据不及时，造成缓存满后丢弃数据包
(1) 收件方告知发送方缓存剩余空间，以便于发件方控制发送速率
(2) 如果发件方因为对方缓存已满而停止发送，则需要收件方适时通知发件方开发送
4. 拥塞控制
(1) 慢启动 ：网络拥塞之后，尝试从少数包开始发送，逐渐按指数增长发送包，直到包数恢复到正常数量（因为带宽越来越大，该方案已废弃）
(2) 快恢复 ： 网络拥塞之后，尝试从半数的包开始发送，逐次增多

序号机制

重排机制

窗口机制

UDP可靠性设计

UDP窗口流控

KCP（出于实时性考虑）

1. RTO翻倍
   TCP超时计算为RTO时间不断翻倍
   KCP中超时计算为RTO时间不断乘以1.5（经验值，试验证明该值较好）

2. 重传机制
   TCP使用回退N帧ARQ机制（全部重传）
   KCP使用选择性重传ARQ机制

3. 快速重传
   出现跳包现象（接收方收到的包是不连续的，多个中间包缺失），此时不考虑RTO，优化丢包时候的传输效率

4. ACK延迟
   TCP为了更好的利用宽带，延迟发送ACK，如此RRT时间较大
   KCP中可以设置是否延迟

5. ACK、UNA
   5.1 解释UNA： 比如UNA 3，则表示告知sender，包0、1、2都已经收到，这个时候sender将释放掉包0、1、2，后续如果需要重传，这三个包也不会进入重传队列，
   5.2 KCP是ACK+UNA机制
   5.3 TCP是二选一

6. 非退让流控
   TCP使用公平退让法则（发送窗口大小决定因素：发送缓存大小，接收端剩余缓存大小，丢包退让，慢启动），
   KCP可以配置跳过丢包退让以及慢启动，使得及时性更加强大

7. 代码路径：https://github.com/skywind3000/kcp
   上面对于KCP讲解不太清除的可以前往github上学习，再readme中对于优化的性能部分做了很详细的讲解。
   

8. KCP代码架构

QUIC

简述

1. 快速UDP网络连接
2. Google提出的实验性网络传输协议
3. 位于OSI网络模型传输层
4. 用户态基于UDP实现的传输层
5. 旨在解决TCP协议的缺陷并最终替代TCP协议，减少数据传输，降低连接建立延迟时间，加快网页传输速度
6. 文档连接：https://quicwg.org/base-drafts/rfc9000.html

优点

1. 灵活的拥塞控制机制（可自我实现，也可以决定是否使用）
2. 无队头阻塞（每个stream分别独立，不互相影响）
3. 可轻易实现数据迁移（切换网络环境后，不需要重新连接，继续之前的连接通道继续传输数据）
4. 包头需要身份验证，包内数据加密，安全性方面比TLS有过之而无不及
5. FEC向前纠错

缺点

1. 放入内核影响大，所有系统都要更新
2. 路由器、防火墙、还有很多中间设备都需要改

报文格式

其中Connection ID为连接号，可以减少三次握手四次挥手的次数
Frame Type:

1. bit01: stream ID长度
2. bit234: offset长度
3. bit5 : 有无Data Length字段
4. bit6: 指示该stream通道上 是否已结束发送数据，是否处于半关闭状态
5. bit7: 标识该帧是否为stream帧

Stream ID 一个UDP通道上可以存在多个Stream流， 每个流中的报文的完整性相互独立，以此减少异常时候，回退的帧数

建立低时延