1400协议是什么和28181区别_可靠UDP，KCP协议快在哪？云真机已经⽀持⼿机端的画⾯投影。云真机实时操作，对延迟的要求⽐远程视频对话的要求更⾼（100ms以内）。在⽆线⽹络下，如何更实时、更可靠的传输视频流就成了⼀个挑战。通过websocket、RTMP、UDP的⽐较，最后选择了可靠的UDP协议KCP来进⾏实时⾳视频的传输。
1 简介
KCP是⼀个快速可靠协议，能以⽐ TCP浪费10%-20%的带宽的代价，换取平均延迟降低 30%-40%，且最⼤延迟降低三倍的传输效果。纯算法实现，并不负责底层协议（如UDP）的收发，需要使⽤者⾃⼰定义下层数据包的发送⽅式，以 callback的⽅式提供给 KCP。 连时钟都需要外部传递进来，内部不会有任何⼀次系统调⽤。本⽂传输协议之考虑UDP的情况。
名词说明（源码字段）：
⽤户数据：应⽤层发送的数据，如⼀张图⽚2Kb的数据
MTU：最⼤传输单元。即每次发送的最⼤数据
RTO：Retransmission TimeOut，重传超时时间。
cwnd:congestion window，拥塞窗⼝，表⽰发送⽅可发送多少个KCP数据包。与接收⽅窗⼝有关，与⽹络状况（拥塞控制）有关，与发送窗⼝⼤⼩有关。
rwnd:receiver window，接收⽅窗⼝⼤⼩，表⽰接收⽅还可接收多少个KCP数据包
snd_queue：待发送KCP数据包队列
snd_nxt：下⼀个即将发送的kcp数据包序列号
snd_una：下⼀个待确认的序列号
1.1
使⽤⽅式
1. 创建 KCP对象：
// 初始化 kcp对象，conv为⼀个表⽰会话编号的整数，和tcp的 conv⼀样，通信双
// ⽅需保证 conv相同，相互的数据包才能够被认可，user是⼀个给回调函数的指针
ikcpcb *kcp = ikcp_create(conv, user);
2. 设置传输回调函数（如UDP的send函数）：
// KCP的下层协议输出函数，KCP需要发送数据时会调⽤它
// buf/len 表⽰缓存和长度
// user指针为 kcp对象创建时传⼊的值，⽤于区别多个 KCP对象
int udp_output(const char *buf, int len, ikcpcb *kcp, void *user)
{
....
}
// 设置回调函数
kcp->output = udp_output;
3. 循环调⽤ update：
/
/ 以⼀定频率调⽤ ikcp_update来更新 kcp状态，并且传⼊当前时钟（毫秒单位）
// 如 10ms调⽤⼀次，或⽤ ikcp_check确定下次调⽤ update的时间不必每次调⽤
ikcp_update(kcp, millisec);
4. 输⼊⼀个应⽤层数据包（如UDP收到的数据包）：
// 收到⼀个下层数据包（⽐如UDP包）时需要调⽤：ikcp_input(kcp,received_udp_packet,received_udp_size);
处理了下层协议的输出/输⼊后 KCP协议就可以正常⼯作了，使⽤ ikcp_send 来向
远端发送数据。⽽另⼀端使⽤ ikcp_recv(kcp, ptr, size)来接收数据。
[ kcp源码流程图 ]
总结：UDP收到的包，不断通过kcp_input喂给KCP，KCP会对这部分数据（KCP协议数据）进⾏解包，重新封装成应⽤层⽤户数据，应⽤层通过kcp_recv获取。应⽤层通过kcp_send发送数据，KCP会把⽤户数据拆分kcp数据包，通过kcp_output，以UDP（send）的⽅式发送。
1.2
KCP的配置模式
这部分KCP⽂档有介绍，理解KCP协议⽆需过于关注。协议默认模式是⼀个标准的 ARQ，需要通过配置打开各项加速开关：
1. ⼯作模式：
int ikcp_nodelay(ikcpcb *kcp, int nodelay, int interval, int resend, int nc)
nodelay ：是否启⽤ nodelay模式，0不启⽤；1启⽤。
interval ：协议内部⼯作的 interval，单位毫秒，⽐如 10ms或者 20ms
resend ：快速重传模式，默认0关闭，可以设置2（2次ACK跨越将会直接重传）
nc ：是否关闭流控，默认是0代表不关闭，1代表关闭。
普通模式： ikcp_nodelay(kcp, 0, 40, 0, 0);
普通模式：
极速模式： ikcp_nodelay(kcp, 1, 10, 2, 1)
极速模式：
1. 最⼤窗⼝
int ikcp_wndsize(ikcpcb *kcp, int sndwnd, int rcvwnd);
该调⽤将会设置协议的最⼤发送窗⼝和最⼤接收窗⼝⼤⼩，默认为32. 这个可以理解为 TCP的 SND_BUF 和 RCV_BUF，只不过单位不⼀样 SND/RCV_BUF 单位是字节，这个单位是包。
2. 最⼤传输单元：
纯算法协议并不负责探测 MTU，默认 mtu是1400字节，可以使⽤ikcp_setmtu来设置该值。该值将会影响数据包归并及分⽚时候的最⼤传输单元。
3. 最⼩RTO：
不管是 TCP还是 KCP计算 RTO时都有最⼩ RTO的限制，即便计算出来RTO为40ms，由于默认的 RTO是100ms，协议只有在100ms 后才能检测到丢包，快速模式下为30ms，可以⼿动更改该值：
kcp->rx_minrto = 10;
1.3
KCP为什么存在？
⾸先要看TCP与UDP的区别，TCP与UDP都是传输层的协议，⽐较两者的区别主要应该是说TCP⽐UDP多了什么？
⾯向连接：TCP接收⽅与发送⽅维持了⼀个状态（建⽴连接，断开连接），双⽅知道对⽅还在。可靠的：
可靠的：发送出去的数据对⽅⼀定能够接⾯向连接：
TCP⽆私，发⽣
流量控制与拥塞控制：TCP靠谱通过滑动窗⼝确保，发送的数据接收⽅来得及收。TCP⽆私
收到，⽽且是按照发送的顺序收到的。流量控制与拥塞控制：
数据包丢失的时候认为整个⽹络⽐较堵，⾃⼰放慢数据发送速度。
TCP协议的可靠与⽆私让使⽤TCP开发更为简单，同时它的这种设计也导致了慢的特点。UDP协议简单，所以它更快。但是，UDP毕竟是不可靠的，应⽤层收到的数据可能是缺失、乱序的。KCP协议就是在保留UDP快的基础上，提供可靠的传输，应⽤层使⽤更加简单。
其他差别，TCP以字节流的形式，UDP以数据包的形式。很多⼈以为，UDP是不可靠的，所以sendto(1000)，接收端recvfrom(1000)可能会收到900。这个是错误的。所谓数据包，就是说UDP是有界的，sendto(300),sendto(500)；接收
到，recvfrom(1000),recvfrom(1000)那么可能会收到300，500或者其中⼀个或者都没收到。UDP应⽤层发送的数据，在接收缓存⾜够的情况下，要么收到全的，要么收不到。
总结：TCP可靠简单，但是复杂⽆私，所以速度慢。KCP尽可能保留UDP快的特点下，保证可靠。
2 KCP原理
2.1
协议简介
KCP是⼀个可靠的传输协议，UDP本⾝是不可靠的，所以需要额外信息来保证传输数据的可靠性。因此，我们需要在传输的数据上增加⼀个包头。⽤于确保数据的可靠、有序。
0 4 5 6 8 (BYTE)
+-------------------+----+----+----+
| conv | cmd | frg | wnd |
+-------------------+----+----+----+ 8
| ts | sn |
+-------------------+----------------+ 16
| una | len |
+-------------------+----------------+ 24
| |
| DATA (optional) |
| |
+-------------------------------------+
conv：连接号。UDP是⽆连接的，conv⽤于表⽰来⾃于哪个客户端。对连接的⼀种替代
cmd：命令字。如，IKCP_CMD_ACK确认命令，IKCP_CMD_WASK接收窗⼝⼤⼩询问命令，IKCP_CMD_WINS接收窗⼝⼤⼩告知命令，frg：分⽚，⽤户数据可能会被分成多个KCP包，发送出去
wnd：接收窗⼝⼤⼩，发送⽅的发送窗⼝不能超过接收⽅给出的数值
ts：时间序列
sn：序列号
una：下⼀个可接收的序列号。其实就是确认号，收到sn=10的包，una为11
len：数据长度
data:⽤户数据
后⾯的讲解，主要以极速模式： ikcp_nodelay(kcp, 1, 10, 2, 1)为主，启⽤nodelay设置，刷新间隔控制在10ms，开启快速重传模式，关闭流量控制。
2.2
数据发送过程
2.2.1 数据发送准备
⽤户发送数据的函数为ikcp_send。
ikcp_send(ikcpcb kcp, const char buffer, int len)
该函数的功能⾮常简单，把⽤户发送的数据根据MSS进⾏分⽚。如上图，⽤户发送1900字节的数据，MTU为1400byte。因此，该函数会把1900byte的⽤户数据分成两个包，⼀个数据⼤⼩为1400，头frg设置为1，len设置为1400；第⼆个包，头frg设置为0，len设置为500。切好KCP包之后，放⼊到名为snd_queue的待发送队列中。
注：流模式情况下，kcp会把两次发送的数据衔接为⼀个完整的kcp包。⾮流模式下，⽤户数据%MSS的包，也会作为⼀个包发送出去。
MTU，数据链路层规定的每⼀帧的最⼤长度，超过这个长度数据会被分⽚。通常MTU的长度为1500字节，IP协议规定所有的路由器均应该能够转发（512数据+60IP⾸部+4预留=576字节）的数据。MSS，最⼤输出⼤⼩（双⽅的约定），KCP的⼤⼩为MTU-kcp头24字节。IP数据报越短，路由器转发越快，但是资源利⽤率越低。传输链路上的所有MTU都⼀⾄的情况下效率最⾼，应该尽可能的避免数据传输
因此，合理的MTU应该是保的⼯程中，再次被分。UDP再次被分的后（通常1分为2），只要丢失其中的任意⼀份，两份都要重新传输。因此，合理的MTU应该是保证数据不被再分的前提下，尽可能的⼤。
KCP会考虑多传输协议，但是在UDP 以太⽹的MTU通常为1500字节-IP头（20字节固定+40字节可选）-UDP头8个字节=1472字节。KCP会考虑多传输协议，但是在UDP 的情况下，设置为1472字节更为合理。
2.2.2 实际发送
KCP会不停的进⾏update更新最新情况，数据的实际发送在update时进⾏。发送过程如下图所⽰：
[ KCP 发送过程 ]
步骤1：待发送队列移⾄发送队列
KCP会把snd_queue待发送队列中的kcp包，移⾄snd_buf发送队列。移动的包的数量不会超过snd_una+cwnd-snd_nxt，确保发送的数据不会让接收⽅的接收队列溢出。该功能类似于TCP协议中的
滑动窗⼝。cwnd=min(snd_wnd,rmt_wnd,kcp->cwnd)的最⼩值决
定，snd_wnd，rmt_wnd⽐较好理解可发送的数据，可发送的数据最⼤值，应该是发送⽅可以发送的数据和接收⽅可以接收的数据的最⼩值。kcp->cwnd是拥塞控制的⼀个值，跟⽹络状况相关，⽹络状况差的时候，KCP认为应该降低发送的数据，后⾯会有详细的介绍。
如上图中，snd_queue待发送队列中有4个KCP包等待发送，这个时候snd_nxt下⼀个发送的kcp包序列号为11，snd_una下⼀个确认的KCP包为9（8已经确认，9，10已经发送但是还没得到接收⽅的确认）。因为cwnd=5，发送队列中还有2个发送了但是还未得到确认，所以可以从待发送队列中取前⾯的3个KCP包放⼊到发送队列中，序列号分别设置为11,12,13。
步骤2：发送发送队列的数据
发送队列中包含两种类型的数据，已发送但是尚未被接收⽅确认的数据，没被发送过的数据。没发送过的数据⽐较好处理，直接发送即可。
该部分的策略直接决定着协议快速、⾼效与否。KCP主要使⽤两种策略来决定是否重点在于已经发送了但是还没被接收⽅确认的数据，该部分的策略直接决定着协议快速、⾼效与否。
超时重传、快速重传、选择重传。
需要重传KCP数据包，超时重传、快速重传、选择重传。
update是什么
1、超时重传
TCP超时计算是RTOx2，这样连续丢三次包就变成RTOx8了，⽽KCP⾮快速模式下每次+RTO，急速模式下+0.5RTO（实验证明1.5这个提⾼了传输速度。
值相对⽐较好），提⾼了传输速度。
[ RTO算法对⽐图 ]
2、快速重传
发送端发送了1,2,3,4,5⼏个包，然后收到远端的ACK: 1, 3, 4, 5，当收到ACK3时，KCP知道2被跳过1次，收到ACK4时，知道2被跳过
⼤⼤改善了丢包时的传输速度。TCP有快速重传算法，TCP包被跳过3次了2次，此时可以认为2号丢失，不⽤等超时，直接重传2号包，⼤⼤改善了丢包时的传输速度。
之后会进⾏重传。
注：可以通过统计错误重传（重传的包实际没丢，仅乱序），优化该设置。
3、选择重传
⽼的TCP丢包时会全部重传从丢的那个包开始以后的数据，KCP是选择性重传，只重传真正丢失的数据包。但是，⽬前⼤部分的操作系统，linux与android⼿机均是⽀持SACK选择重传的。
步骤3：数据发送
通过步骤2判定，kcp包是否需要发送，如果需要发送的kcp包则通过，kcp_setoutput设置的发送接⼝进⾏发送，UDP通常为sendto。步骤3，会对较⼩的kcp包进⾏合并，⼀次性发送提⾼效率。
2.3
数据接收过程
KCP的接收过程是将UDP收到的数据进⾏解包，重新组装顺序的、可靠的数据后交付给⽤户。
2.3.1 KCP数据包接收
kcp_input输⼊UDP收到的数据包。kcp包对前⾯的24个字节进⾏解压，包括conv、 frg、 cmd、 wnd、 ts、 sn、 una、 len。根据una，会删除snd_buf中，所有una之前的kcp数据包，因为这些数据包接收者已经确认。根据wnd更新接收端接收窗⼝⼤⼩。根据不同的命令字进⾏分别处理。数据接收后，更新流程如下所⽰：

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