外网服务器,网站的描述 都应该写 什么 优化,android开发菜鸟教程,南通企业建站模板可靠 UDP#xff08;Reliable UDP#xff09;是一种在用户数据报协议#xff08;UDP#xff09;基础上#xff0c;通过添加额外机制来实现可靠数据传输的技术。与传统 UDP 相比#xff0c;它克服了 UDP 本身不保证数据可靠性、顺序性以及可能丢失数据的缺点#xff0c;同…可靠 UDPReliable UDP是一种在用户数据报协议UDP基础上通过添加额外机制来实现可靠数据传输的技术。与传统 UDP 相比它克服了 UDP 本身不保证数据可靠性、顺序性以及可能丢失数据的缺点同时保留了 UDP 在某些场景下如实时性要求高相对于 TCP 的优势如低延迟和较少的系统开销。
1. 为什么需要可靠 UDP
实时性应用需求在一些实时性要求极高的场景如在线游戏、实时视频流、音频流传输等TCP 的拥塞控制和重传机制可能会导致较大的延迟无法满足实时交互的需求。而 UDP 虽然能快速传输数据但不能保证数据的可靠到达。可靠 UDP 则结合了两者的优点在保证实时性的同时尽量确保数据的可靠传输。 特定网络环境适应性在某些网络环境中如无线网络、卫星网络等网络状况可能不稳定丢包现象较为常见。可靠 UDP 能够通过自身的重传等机制在这类网络环境下维持相对稳定的数据传输。
2.可靠 UDP 与 TCP 的比较
延迟 可靠 UDP由于采用了更灵活的重传机制和较小的头部开销相较于 TCP在网络状况良好时延迟通常比 TCP 低更适合实时性要求高的应用。 TCP为了保证数据的可靠传输和顺序性TCP 在传输过程中需要进行复杂的拥塞控制和流量控制这可能导致较高的延迟尤其是在网络拥塞时。 可靠性 可靠 UDP通过序列号、重传、去重等机制在应用层实现了数据的可靠传输但其可靠性依赖于具体的实现和网络环境。 TCP在传输层提供了可靠的字节流服务确保数据无差错、按顺序到达可靠性更高。 资源消耗 可靠 UDP头部开销较小不需要像 TCP 那样维护复杂的连接状态因此在系统资源消耗方面相对较低适合在资源受限的设备上使用。 TCP需要维护连接状态、进行拥塞控制等占用较多的系统资源如内存和 CPU。
3. 应用场景
游戏中的实时操作指令如玩家移动、技能释放等对实时性要求极高同时也需要保证一定的可靠性。可靠 UDP 可以在低延迟的情况下尽量确保这些指令准确无误地传输到服务器或其他玩家客户端。
5.可靠 UDP 的关键机制实现
序列号管理 原理为每个发送的数据包分配一个唯一的序列号。发送方按顺序递增序列号接收方通过序列号来判断数据包的顺序从而对乱序到达的数据包进行排序同时也能识别重复的数据包。 作用确保接收方接收到的数据顺序与发送方一致避免因数据包乱序导致的数据处理错误。同时通过序列号可以实现去重功能防止重复处理相同的数据。
代码实现定义一个序列号在发送方发送消息时递增将序列号放到网络消息包的头部 // 序列号private int nextSequenceNumber 0;//序列号放入网络消息包int sequenceNumber nextSequenceNumber;byte[] sequenceBytes BitConverter.GetBytes(sequenceNumber);byte[] combinedData new byte[sequenceBytes.Length data.Length];Buffer.BlockCopy(sequenceBytes, 0, combinedData, 0, sequenceBytes.Length);Buffer.BlockCopy(data, 0, combinedData, sequenceBytes.Length, data.Length);
重传机制 原理发送方在发送数据包后启动一个定时器。如果在设定的超时时间内没有收到接收方对该数据包的确认ACK则认为数据包丢失重新发送该数据包。 作用弥补 UDP 本身不保证数据可靠传输的缺陷确保即使数据包在网络中丢失也能最终被接收方正确接收。
代码实现 // 存储已发送但未确认的数据包private Dictionaryint, Tuplebyte[], Stopwatch unacknowledgedPackets new Dictionaryint, Tuplebyte[], Stopwatch();// 存储已接收的数据包序列号用于去重private HashSetint receivedSequenceNumbers new HashSetint();// 当前窗口内已发送的数据包数量private int currentWindowCount 0;// 基础超时时间毫秒private int baseTimeout 500;// 超时时间调整因子private float timeoutAdjustFactor 1.5f;// 定时检查未确认的数据包进行重传public void Update(){Listint keysToRemove new Listint();foreach (var kvp in unacknowledgedPackets){if (kvp.Value.Item2.ElapsedMilliseconds baseTimeout){// 重传byte[] dataToResend kvp.Value.Item1;// SendData(dataToResend); // 调整超时时间baseTimeout (int)(baseTimeout * timeoutAdjustFactor);kvp.Value.Item2.Restart();}}foreach (int key in keysToRemove){unacknowledgedPackets.Remove(key);currentWindowCount--;}}
去重处理 原理接收方维护一个已接收序列号的集合。当接收到一个新数据包时首先检查其序列号是否在该集合中。如果存在则说明该数据包是重复的直接丢弃否则将序列号加入集合并处理数据包。 作用避免接收方对重复的数据进行多次处理防止数据处理错误和资源浪费。
代码实现 // 存储已接收的数据包序列号用于去重private HashSetint receivedSequenceNumbers new HashSetint(); int sequenceNumber BitConverter.ToInt32(data, 0);if (receivedSequenceNumbers.Contains(sequenceNumber)){return null; // 重复数据包丢弃}receivedSequenceNumbers.Add(sequenceNumber);byte[] actualData new byte[data.Length - sizeof(int)];Buffer.BlockCopy(data, sizeof(int), actualData, 0, actualData.Length);
滑动窗口机制 原理发送方维护一个滑动窗口窗口内包含可以连续发送的数据包。窗口大小决定了在未收到 ACK 的情况下发送方可以发送的最大数据包数量。当发送方收到某个已发送数据包的 ACK 时窗口向前滑动允许发送新的数据包。 作用提高数据传输效率在保证可靠性的前提下充分利用网络带宽。通过控制窗口大小还可以在一定程度上避免网络拥塞。
代码实现 // 滑动窗口大小private int windowSize 10;// 当前窗口内已发送的数据包数量private int currentWindowCount 0; // 检查滑动窗口while (currentWindowCount windowSize){Thread.Sleep(10); // 等待窗口有空闲位置}currentWindowCount;
确认机制ACK 原理接收方在正确接收到数据包后向发送方发送一个确认消息ACK其中包含已接收数据包的序列号。发送方根据接收到的 ACK确认数据包已被成功接收并从待重传队列中移除相应数据包。 作用让发送方了解数据包的接收情况是重传机制和滑动窗口机制正常运行的基础。
代码 // 发送ACKpublic byte[] GenerateAck(int sequenceNumber){return BitConverter.GetBytes(sequenceNumber);}// 处理接收到的ACKpublic void ProcessAck(byte[] ackData){int sequenceNumber BitConverter.ToInt32(ackData, 0);if (unacknowledgedPackets.ContainsKey(sequenceNumber)){unacknowledgedPackets.Remove(sequenceNumber);currentWindowCount--;}}
6.测试
测试代码 结果 其他有用链接
Reliable Data Transfer over UDP (youtube.com)
詳解 Reliable UDP (youtube.com)
