UDP (User Datagram Protocol) - протокол передачи пользовательских датаграмм, описан в RFC 768. Это транспортный протокол и, соответственно располагается на транспортном уровне модели ISO/OSI.
UDP обеспечивает передачу данных между приложениями, при этом, он не заботится о надежности доставки данных. Во время передачи UDP пакет может потеряться или прийти в другом порядке. Более того, UDP пакет может даже не отправиться с хоста, если буфер на отправку будет переполнен.
Может показаться, зачем тогда придумали UDP, раз он такой ненадежный? При всех этих недостатках UDP отлично решает задачи, для которых он был придуман:
-
Передача трафика в реальном времени.
-
Передача данных там, где скорость важней надежности.
-
Передача группового трафика.
Если вы откроете RFC 768, то увидите, что весь протокол описан на 3-х страницах, а сам UDP заголовок занимает всего 8 байт:
-
Порт источника (2 байта)
-
Порт назначения (2 байта)
-
Размер передаваемых в пакете данных (2 байта)
-
Контрольная сумма (2 байта)
UDP протокол отлично подходит для передачи данных в реальном времени. Например, когда идет видео-конференция или когда вы играете в многопользовательскую онлайн игру.
Представьте, вы играете в многопользовательскую онлайн-игру (CS, Dota2, StarCraft) и используете надежный протокол доставки данных, например, TCP. Если во время передачи данных потеряется пакет с данными о состоянии игры, то TCP попробует его восстановить, т.е. еще раз передать.
Мало того, что во время восстановления потерянного пакета у вас подвиснет игра, так еще и пришедшие данные будут уже неактуальны, ведь состояние сервера к этому моменту станет другим.
В то же время, если вы будете использовать UDP протокол, то потеря одного пакета приведет только к легкому зависанию игры (или как говорят лаг). А последующие пришедшие пакеты будут содержать актуальное состояние игрового сервера.
Если мы это смоделируем на видеоконференцию, то по мере возникновения потерь и восстановлений пакетов, наблюдаемая видеоконференция будет отдаляться от реальной. Чем больше пакетов будет теряться и восстанавливаться, тем на большее время видеоконференция будет отставать от реальности.
UDP протокол оказывается очень полезным, когда скорость передачи важней надежности.
Например, UDP протокол используется службой DNS. Эта служба занимается сопоставлением доменного имени к IP адресу. Каждый раз, когда вы в браузере вбиваете название сайта, например miminet.ru, ваш хост обращается к DNS серверу, чтобы узнать IP адрес сервера. Эти DNS запросы в качестве транспорта используют UDP протокол. Почему так? Потому что так эффективней! Давайте посчитаем:
-
Например, хост делает 10 DNS запросов и получаете 10 DNS ответов, как итог, в сети будет 20 пакетов (10 запросов + 10 ответов).
-
Предположим, что каждый 10-й запрос теряется. Итого, будет 21 пакет (11 запросов и 10 ответов).
-
Если мы будем использовать TCP, только для одного DNS запроса в сети будет 9 пакетов. А 10 запросов приведет к появлению 90 пакетов (почему у TCP будет так много пакетов мы узнаем чуть позже, когда будем знакомиться с работой TCP, а пока просто поверьте).
Поэтому, в этом случае эффективней использовать UDP.
Другим примером является протокол NTP - это протокол синхронизации времени с сервером времени. NTP так устроен, что требуется подсчитать примерное время доставки пакета от хоста к серверу и в обратную сторону. В случае потери пакетов с данными лучше это определить самостоятельно, повторно засечь время и сделать повторную попытку. Если в этом случае использовать TCP протокол, то потеря пакета и его восстановление сильно повлияет на расчеты.
UDP единственный протокол транспортного уровня в стеке TCP/IP, который может использоваться для передач группового трафика.
Например, у вас есть целый компьютерный класс или новый офис с 50 одинаковыми компьютерами. И на все компьютеры вам нужно установить одинаковую ОС и одинаковое ПО. Как правило, такая задача решается следующим путем:
-
На один из 50 компьютеров устанавливается все необходимое ПО.
-
Затем, с помощью специальных утилит создается образ жесткого диска. Его размер может быть более десятков гигабайт.
-
В конце, этот образ жесткого диска по сети загружается на остальные компьютеры. Этот процесс обычно называют “разливка образа”.
Так вот, финальный этап как раз и решается через мультикаст. Загружать по несколько десятков гигабайт на 50 компьютеров слишком долго. Проще это сделать через групповую рассылку. И в качестве протокола транспортного уровня используется UDP.
