基于UDP实现的可靠传输协议（比如uTP），与TCP协议相比有什么优缺点？
要说基于 UDP 实现的可靠传输协议（比如 uTP），和我们熟悉的 TCP 比起来，那可真是各有千秋，优缺点都很鲜明。咱们掰开了揉碎了好好聊聊。
基于 UDP 的可靠传输协议（如 uTP） vs. TCP：一场优劣势大比拼
首先得明确一点：TCP 是传输层协议里的“老大哥”，大家最熟悉，也是用得最多的。它设计之初就是为了提供一个稳定、可靠的、面向连接的通信通道。而像 uTP 这样的基于 UDP 的可靠传输协议，则是在 UDP 的基础上，自己“堆砌”上去了一层可靠性。UDP 本身就像个“信使”，只负责把数据包送到目的地，至于送没送到、送到有没有错乱，它就不管了，效率是高，但可靠性差。uTP 这种协议，就是让这个“信使”变得更负责任了。
uTP 们的优势，TCP 比不了的地方：
1. 更高的吞吐量和更低的延迟（尤其在复杂网络环境下）：
TCP 的“纠结”： TCP 为了保证可靠性，用了很多机制，比如慢启动、拥塞避免、连接建立和关闭的三次握手/四次挥手等等。这些机制在网络拥堵或者丢包率高的时候，会让你感觉传输速度上不去，延迟也跟着上去。TCP 的拥塞控制算法，特别是传统的 TCP（如 Reno、NewReno），它会周期性地降低发送速率来适应网络状况。这种“急刹车”对某些应用来说是不可接受的。
uTP 的“灵活”： uTP 的设计思路更贴近于“带宽占用”而不是严格的“拥塞控制”。它更倾向于最大化利用可用带宽，而不是像 TCP 那样在拥塞时急剧减速。它会更平缓地调整发送速率，并且对丢包的容忍度也更高一些。
举个例子： 想象一下你在 BT 下载，文件很多小片段，而且下载的人越多，网络越复杂。TCP 可能会因为频繁的丢包和拥塞而显得“笨拙”，下载速度起不来。而 uTP 则能更敏捷地适应这些变化，保持一个相对较高的下载速度。尤其是在网络波动比较大的情况下，uTP 的表现往往比 TCP 更稳定。
延迟的优势： 由于 TCP 的握手和慢启动过程需要额外的时间来建立连接和确定初始发送速率，相比之下，uTP 在某些情况下可以更快地开始传输数据，尤其是在短连接或者对实时性要求较高的场景下，这种延迟的降低是显而易见的。
2. 更好的“公平性”（或者说，对其他流量的“侵扰性”更低）：
TCP 的“霸道”： TCP 的设计目标是确保自己数据的可靠传输，它在拥塞时会选择降低自己的速率。但在一些多路并发下载的场景下，TCP 的拥塞控制可能仍然会对其他 TCP 连接造成一定影响，有时甚至会抢占带宽。
uTP 的“懂事”： uTP 的一个核心设计理念是实现“带宽共享”，它希望自己能和其他的流量（包括其他的 uTP 连接和 TCP 连接）和平共处，不造成过度的拥塞。它的拥塞控制策略，比如使用 RTT（往返时间）和丢包率来作为衡量标准，会更“温和”地调整发送速率，避免对网络造成过大的冲击。这对于需要同时进行大量下载的应用（如 P2P 下载）非常重要，可以减少对其他网络用户的干扰。
3. 更灵活的协议设计和扩展性：
TCP 的“固化”： TCP 的很多特性是写在协议标准里的，想要修改或者添加新功能比较困难，需要经过漫长的标准化过程。
uTP 的“自定义”： 基于 UDP，开发者可以更自由地实现自己的可靠性、拥塞控制、流量控制等逻辑。这使得 uTP 能够根据特定应用的需求进行定制化开发，例如为游戏设计更适合的丢包处理机制，或者为流媒体优化播放效果。这种灵活性是 TCP 难以比拟的。
4. 更适合穿越 NAT 和防火墙：
TCP 的“麻烦”： TCP 需要建立状态化的连接，这在穿越一些严格的 NAT 设备或防火墙时可能会遇到问题，因为这些设备可能会阻止或干扰 TCP 连接的建立和维持。
uTP 的“畅通”： UDP 本身是无连接的，它不像 TCP 那样需要建立和维护一个长期的连接状态。因此，uTP 在穿越 NAT 和防火墙时通常表现得更“轻松”，更容易建立和维持通信。这对于需要 P2P 通信的应用来说是个巨大的优势。
uTP 们的劣势，TCP 的“看家本领”：
1. 可靠性实现复杂，更容易出错：
TCP 的“稳固”： TCP 的可靠性是内置的，经过了多年的实践检验，其可靠性机制（如累计确认、超时重传、滑动窗口）非常成熟和完善。它能够非常精确地处理丢包、乱序、重复包等问题，确保数据按序到达且无损。
uTP 的“挑战”： uTP 要自己实现这些功能，比如发送序列号、确认号、重传定时器、接收缓冲区等。这意味着 uTP 的开发者需要非常小心地设计和实现这些机制，任何一个环节出现问题都可能导致数据丢失或者传输异常。相比之下，TCP 的可靠性更有保障，因为它是标准化的，并且有大量的实现供参考和验证。
想象一下： 如果 uTP 的重传逻辑设计得不好，可能会频繁重传已经收到的数据，浪费带宽；如果确认机制有问题，可能会误以为数据丢了而重复发送。
2. 拥塞控制的挑战，可能不适合所有场景：
TCP 的“均衡”： TCP 的拥塞控制是为了整体网络的“稳定”和“公平”。虽然有时会牺牲一些速度，但它尽量避免导致网络崩溃。
uTP 的“风险”： uTP 的“更激进”的带宽利用方式，在某些情况下可能会对其他网络流量造成更大的压力，尤其是在网络状况不佳时，如果 uTP 的拥塞控制策略不够精妙，可能会加剧网络拥塞，甚至导致其他连接的性能下降。它的“公平性”更多的是一种期望，实际效果还取决于具体的实现和网络环境。
3. 应用层实现成本高，维护难度大：
TCP 的“省心”： 大多数操作系统都提供了成熟的 TCP 栈实现，应用开发者只需要调用相应的 API 即可，无需关心底层的传输细节。
uTP 的“费力”： 如果要实现一个自己的可靠传输协议，应用开发者需要自行处理网络层之上的一切逻辑。这不仅增加了开发的工作量，也增加了维护和调试的难度。一旦协议设计或实现出现 Bug，可能会导致各种难以预料的问题。
4. 缺少标准化支持，互操作性受限：
TCP 的“通用”： TCP 是互联网的基石之一，几乎所有的网络设备和软件都支持 TCP。
uTP 的“小众”： 像 uTP 这样的协议，通常是某个特定应用或项目为了解决特定问题而设计的，它不像 TCP 那样被广泛支持。如果想要让不同的应用或服务之间使用 uTP 进行通信，就需要这些应用都实现了对 uTP 的支持，否则就无法互通。
总结一下：
uTP（以及其他基于 UDP 的可靠传输协议）的优势 主要体现在高吞吐量、低延迟（尤其在复杂或波动网络）、更好的带宽共享（对其他流量侵扰少）、以及协议设计的灵活性。这些优势让它特别适合像 P2P 下载、某些类型的实时通信（如游戏中的数据传输）等对速度和网络适应性有更高要求的场景。
TCP 的优势 则在于其成熟、稳定、可靠性极高、标准化程度高、易于开发和维护。它适用于绝大多数需要稳定、可靠数据传输的应用场景，是互联网通信的通用选择。
所以，选择哪种协议，最终还是要看你的应用场景到底需要什么。如果你的应用对速度和网络适应性要求极高，并且愿意承担一定的开发和维护成本，那么基于 UDP 的可靠传输协议（如 uTP）可能是个不错的选择。但如果你的应用更看重稳定、可靠和易用性，并且希望与互联网上大多数服务进行无缝通信，那么 TCP 仍然是你的不二之选。两者各有定位，没有绝对的优劣，只有适不适合。
基于 UDP 的可靠传输协议（如 uTP） vs. TCP：一场优劣势大比拼
首先得明确一点：TCP 是传输层协议里的“老大哥”，大家最熟悉，也是用得最多的。它设计之初就是为了提供一个稳定、可靠的、面向连接的通信通道。而像 uTP 这样的基于 UDP 的可靠传输协议，则是在 UDP 的基础上，自己“堆砌”上去了一层可靠性。UDP 本身就像个“信使”，只负责把数据包送到目的地，至于送没送到、送到有没有错乱，它就不管了，效率是高，但可靠性差。uTP 这种协议，就是让这个“信使”变得更负责任了。
uTP 们的优势，TCP 比不了的地方：
1. 更高的吞吐量和更低的延迟（尤其在复杂网络环境下）：
TCP 的“纠结”： TCP 为了保证可靠性，用了很多机制，比如慢启动、拥塞避免、连接建立和关闭的三次握手/四次挥手等等。这些机制在网络拥堵或者丢包率高的时候，会让你感觉传输速度上不去，延迟也跟着上去。TCP 的拥塞控制算法，特别是传统的 TCP（如 Reno、NewReno），它会周期性地降低发送速率来适应网络状况。这种“急刹车”对某些应用来说是不可接受的。
uTP 的“灵活”： uTP 的设计思路更贴近于“带宽占用”而不是严格的“拥塞控制”。它更倾向于最大化利用可用带宽，而不是像 TCP 那样在拥塞时急剧减速。它会更平缓地调整发送速率，并且对丢包的容忍度也更高一些。
举个例子： 想象一下你在 BT 下载，文件很多小片段，而且下载的人越多，网络越复杂。TCP 可能会因为频繁的丢包和拥塞而显得“笨拙”，下载速度起不来。而 uTP 则能更敏捷地适应这些变化，保持一个相对较高的下载速度。尤其是在网络波动比较大的情况下，uTP 的表现往往比 TCP 更稳定。
延迟的优势： 由于 TCP 的握手和慢启动过程需要额外的时间来建立连接和确定初始发送速率，相比之下，uTP 在某些情况下可以更快地开始传输数据，尤其是在短连接或者对实时性要求较高的场景下，这种延迟的降低是显而易见的。
2. 更好的“公平性”（或者说，对其他流量的“侵扰性”更低）：
TCP 的“霸道”： TCP 的设计目标是确保自己数据的可靠传输，它在拥塞时会选择降低自己的速率。但在一些多路并发下载的场景下，TCP 的拥塞控制可能仍然会对其他 TCP 连接造成一定影响，有时甚至会抢占带宽。
uTP 的“懂事”： uTP 的一个核心设计理念是实现“带宽共享”，它希望自己能和其他的流量（包括其他的 uTP 连接和 TCP 连接）和平共处，不造成过度的拥塞。它的拥塞控制策略，比如使用 RTT（往返时间）和丢包率来作为衡量标准，会更“温和”地调整发送速率，避免对网络造成过大的冲击。这对于需要同时进行大量下载的应用（如 P2P 下载）非常重要，可以减少对其他网络用户的干扰。
3. 更灵活的协议设计和扩展性：
TCP 的“固化”： TCP 的很多特性是写在协议标准里的，想要修改或者添加新功能比较困难，需要经过漫长的标准化过程。
uTP 的“自定义”： 基于 UDP，开发者可以更自由地实现自己的可靠性、拥塞控制、流量控制等逻辑。这使得 uTP 能够根据特定应用的需求进行定制化开发，例如为游戏设计更适合的丢包处理机制，或者为流媒体优化播放效果。这种灵活性是 TCP 难以比拟的。
4. 更适合穿越 NAT 和防火墙：
TCP 的“麻烦”： TCP 需要建立状态化的连接，这在穿越一些严格的 NAT 设备或防火墙时可能会遇到问题，因为这些设备可能会阻止或干扰 TCP 连接的建立和维持。
uTP 的“畅通”： UDP 本身是无连接的，它不像 TCP 那样需要建立和维护一个长期的连接状态。因此，uTP 在穿越 NAT 和防火墙时通常表现得更“轻松”，更容易建立和维持通信。这对于需要 P2P 通信的应用来说是个巨大的优势。
uTP 们的劣势，TCP 的“看家本领”：
1. 可靠性实现复杂，更容易出错：
TCP 的“稳固”： TCP 的可靠性是内置的，经过了多年的实践检验，其可靠性机制（如累计确认、超时重传、滑动窗口）非常成熟和完善。它能够非常精确地处理丢包、乱序、重复包等问题，确保数据按序到达且无损。
uTP 的“挑战”： uTP 要自己实现这些功能，比如发送序列号、确认号、重传定时器、接收缓冲区等。这意味着 uTP 的开发者需要非常小心地设计和实现这些机制，任何一个环节出现问题都可能导致数据丢失或者传输异常。相比之下，TCP 的可靠性更有保障，因为它是标准化的，并且有大量的实现供参考和验证。
想象一下： 如果 uTP 的重传逻辑设计得不好，可能会频繁重传已经收到的数据，浪费带宽；如果确认机制有问题，可能会误以为数据丢了而重复发送。
2. 拥塞控制的挑战，可能不适合所有场景：
TCP 的“均衡”： TCP 的拥塞控制是为了整体网络的“稳定”和“公平”。虽然有时会牺牲一些速度，但它尽量避免导致网络崩溃。
uTP 的“风险”： uTP 的“更激进”的带宽利用方式，在某些情况下可能会对其他网络流量造成更大的压力，尤其是在网络状况不佳时，如果 uTP 的拥塞控制策略不够精妙，可能会加剧网络拥塞，甚至导致其他连接的性能下降。它的“公平性”更多的是一种期望，实际效果还取决于具体的实现和网络环境。
3. 应用层实现成本高，维护难度大：
TCP 的“省心”： 大多数操作系统都提供了成熟的 TCP 栈实现，应用开发者只需要调用相应的 API 即可，无需关心底层的传输细节。
uTP 的“费力”： 如果要实现一个自己的可靠传输协议，应用开发者需要自行处理网络层之上的一切逻辑。这不仅增加了开发的工作量，也增加了维护和调试的难度。一旦协议设计或实现出现 Bug，可能会导致各种难以预料的问题。
4. 缺少标准化支持，互操作性受限：
TCP 的“通用”： TCP 是互联网的基石之一，几乎所有的网络设备和软件都支持 TCP。
uTP 的“小众”： 像 uTP 这样的协议，通常是某个特定应用或项目为了解决特定问题而设计的，它不像 TCP 那样被广泛支持。如果想要让不同的应用或服务之间使用 uTP 进行通信，就需要这些应用都实现了对 uTP 的支持，否则就无法互通。
总结一下：
uTP（以及其他基于 UDP 的可靠传输协议）的优势 主要体现在高吞吐量、低延迟（尤其在复杂或波动网络）、更好的带宽共享（对其他流量侵扰少）、以及协议设计的灵活性。这些优势让它特别适合像 P2P 下载、某些类型的实时通信（如游戏中的数据传输）等对速度和网络适应性有更高要求的场景。
TCP 的优势 则在于其成熟、稳定、可靠性极高、标准化程度高、易于开发和维护。它适用于绝大多数需要稳定、可靠数据传输的应用场景，是互联网通信的通用选择。
所以，选择哪种协议，最终还是要看你的应用场景到底需要什么。如果你的应用对速度和网络适应性要求极高，并且愿意承担一定的开发和维护成本，那么基于 UDP 的可靠传输协议（如 uTP）可能是个不错的选择。但如果你的应用更看重稳定、可靠和易用性，并且希望与互联网上大多数服务进行无缝通信，那么 TCP 仍然是你的不二之选。两者各有定位，没有绝对的优劣，只有适不适合。
网友意见
UDP实现的可靠协议，基本都会对TCP的某一部分进行加强，另外一部分进行削弱。因为：
“实时性+可靠性+公平性” 三者不能同时保证，因此可以牺牲TCP的局部公平性来换取更好的实时性，或者更浪费点带宽，来实现更低的延迟。比如我实现的一般快速可靠协议，使用比tcp多浪费15%的带宽的代价，换取了平均延迟降低30%-40%，最大延迟降低两倍的传输效果，成功的用到了多个项目中：
skywind3000/kcp · GitHub类似的话题
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