UDP协议

在传输协议中，相对于TCP协议，UDP协议简单的不能再简单了，报文头中除了SPORT和DPORT表示协议类型之外，只剩下报文长度字段Length和CheckSum做数据校验了。长久以来网络课本在介绍UDP的时候，都会提到面向无连接，不可靠协议这类描述。所以在很多人看来，相对于 TCP 的强大，UDP 似乎没什么价值。

不过 UDP 正是因为简单，才具有了很强的可控性。它适用于不需要差错和纠错的应用程序，它的协议栈避免了处理此类问题的开销。对时间敏感的应用程序通常使用 UDP，因为丢弃数据包比等待数据包重传（可能不是实时操作系统可接受的选项）更可取。

UDP 被广泛应用在一些传统应用层协议上，比如 DNS，DHCP，SNMP，以及一些流媒体协议，在线游戏协议等。除此之外，在一些网络交互中，UDP 也有用武之地，下面基于我熟悉的领域做一些介绍。

VXLAN

一种MAC in UDP技术，主要应用在互联网数据中心领域，用来解决VLAN中VID个数最多只有4096的问题。

GENEVE

在GRE等路由封装技术基础上出现的一种通用封装技术，使用TLV格式存储变长报文头，方便协议扩展。

RCoE

将Infinidband技术应用到Ethernet之后，除了over到MAC层之外，还支持了over UDP实现。

QUIC

RFC 9000 QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport，HTTP/3 使用 QUIC 层作为其传输层协议，这也是其不同于 HTTP/2 和 HTTP 的最大之处。QUIC 已经从 Google 使用的私有协议，演进成 IETF 的标准协议，Chrome 从版本 90 开始支持 QUIC，从版本 93 作为默认协议，具体参考这里。

其他

可靠 UDP 传输这篇文章讨论了如何在 UDP 上实现可靠的传输服务，作者是游戏开发者玩家云风。在第一部分中作者指出：

TCP 已经够复杂了，几乎不太可能重新设计的更好。如果用 UDP 再实现一个可靠传输协议，而表现的比 TCP 效果更好，那么多半只是在部分情况下的优势；或是霸道的占用了过量的资源，而 TCP 在设计时则是很友好的，以整个网络的通畅为更高准则的。

如果基于 UDP 可以做的比 TCP 更好，那么一定是放弃了点 TCP 需要做到的东西。

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其实 UDP 本身并没有什么复杂之处，它只不过在 IP 层之上区分了源端口号和目的端口号，所以可以在同一个主机上区分不同的服务。需要注意的是，对于同一端口号，TCP 和 UDP 的用途都是一样的，比如 UDP 80 端口还是可以做 HTTP 协议的。

另外，UDP 因为有传输层字段，可以适应很多网络设备的负载均衡实现，因为网络设备会基于五元组计算 hash 然后做负载均衡。同时，UDP 还可以适应 NAT 转换，很多终端网络用户其实都是通过 NAT 上网的。

对于一些协议来说，比如 TCP 来说，绝大多数操作系统都有网络协议栈实现，所以应用层可以定制的特性是有限制的，或者说你不太容易改动一些实现代码来满足你特定的需求。如果应用层协议是建立在 UDP 之上，你完全可以基于 标准 socket 接口实现自己的私有协议，这样可以做到灵活控制，同时不修改内核协议栈代码，其实 QUIC 协议就是这样。最近看了一点 nginx 的代码库，发现他们很多的 commit 都是在修改 QUIC 相关功能。

参考资料

1. https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Glossary/UDP
2. https://support.huawei.com/hedex/hdx.do?docid=EDOC1000105967&id=ZH-CN_CONCEPT_0254009235