本篇学习笔记以udp协议的特点、使用场景、应用实例展开叙述，学习资源整合自：极客时间
用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）
一个简单的面向数据报的传输层协议。UDP协议只在IP数据报服务商增加了很少一点的功能，就是复用和分用，以及差错检测的功能。
概述：
- 如果将 TCP 比作成熟的社会人，UDP 则是头脑简单的小朋友。TCP 复杂，UDP 简单；TCP 维护连接，UDP 谁都相信；TCP 会坚持知进退；UDP 愣头青一个，勇往直前；
- UDP 虽然简单，但它有简单的用法。它可以用在环境简单、需要多播、应用层自己控制传输的地方。例如 DHCP、VXLAN、QUIC 等
主要特点：
- UDP是无连接的，即发送数据之间不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。
- UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态。
- UDP是面向报文。发送方的UDP对应用程序交下来的报文在添加首部后就向下交付给IP层，对交下来的报文既不合并也不拆分。每个 UDP 数据报都有长度，如果一个数据报正确地到达目的地，那么该数据报的长度将随数据一起传递给接收方。因此，应用进程必须选择合适大小的报文，若报文太长，UDP把它交付给IP层后，IP层在传送时可能要进行分片，这会降低IP层的效率；反之，若报文太短，UDO把它交给IP层后，会使IP数据报的首部的相对长度太大，也降低了IP层的效率。与TCP相比，TCP 是一个字节流协议，没有任何（协议上的）记录边界。
- UDP没有拥塞控制，保证了应用的实时性。
- UDP 支持多播和广播。
- 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
- UDP的首部开销小，只有8个字节，比TCP的20个字节的首部要短。
用通俗的语言来叙述UDP特点有三点：
UDP 就像小孩子一样：
- 沟通简单，不需要一肚子花花肠子（大量的数据结构、处理逻辑、包头字段）。前提是它相信网络世界是美好的，秉承性善论，相信网络通路默认就是很容易送达的，不容易被丢弃的。
- 轻信他人。它不会建立连接，虽然有端口号，但是监听在这个地方，谁都可以传给他数据，他也可以传给任何人数据，甚至可以同时传给多个人数据。
- 愣头青，做事不懂权变。不知道什么时候该坚持，什么时候该退让。它不会根据网络的情况进行发包的拥塞控制，无论网络丢包丢成啥样了，它该怎么发还怎么发。
UDP 的三大使用场景
基于 UDP 这种“小孩子”的特点，我们可以考虑在以下的场景中使用。
第一，需要资源少，在网络情况比较好的内网，或者对于丢包不敏感的应用。 （这很好理解，就像如果你是领导，你会让你们组刚毕业的小朋友去做一些没有那么难的项目，打一些没有那么难的客户，或者做一些失败了也能忍受的实验性项目。）
第二，不需要一对一沟通，建立连接，而是可以广播的应用。（咱们小时候人都很简单，大家在班级里面，谁成绩好，谁写作好，应该表扬谁惩罚谁，谁得几个小红花都是当着全班的面讲的，公平公正公开。长大了人心复杂了，薪水、奖金要背靠背，和员工一对一沟通）
第三，需要处理速度快，时延低，可以容忍少数丢包，但是要求即便网络拥塞，也毫不退缩，一往无前的时候。（记得曾国藩建立湘军的时候，专门招出生牛犊不怕虎的新兵，而不用那些“老油条”的八旗兵，就是因为八旗兵经历的事情多，遇到敌军不敢舍死忘生。）
基于 UDP 的“城会玩”的五个例子
一、网页或者 APP 的访问 ->QUIC协议
原来访问网页和手机 APP 都是基于 HTTP 协议的。HTTP 协议是基于 TCP 的，建立连接都需要多次交互，对于时延比较大的目前主流的移动互联网来讲，建立一次连接需要的时间会比较长，然而既然是移动中，TCP 可能还会断了重连，也是很耗时的。而且目前的 HTTP 协议，往往采取多个数据通道共享一个连接的情况，这样本来为了加快传输速度，但是 TCP 的严格顺序策略使得哪怕共享通道，前一个不来，后一个和前一个即便没关系，也要等着，时延也会加大。
而QUIC（全称Quick UDP Internet Connections，快速 UDP 互联网连接）是 Google 提出的一种基于 UDP 改进的通信协议，其目的是降低网络通信的延迟，提供更好的用户互动体验。
二、流媒体的协议
现在直播比较火，直播协议多使用 RTMP。TCP 的严格顺序传输要保证前一个收到了，下一个才能确认，如果前一个收不到，下一个就算包已经收到了，在缓存里面，也需要等着。对于直播来讲，这显然是不合适的，因为老的视频帧丢了其实也就丢了，就算再传过来用户也不在意了，他们要看新的了，如果老是没来就等着，卡顿了，新的也看不了，那就会丢失客户，所以直播，实时性比较比较重要，宁可丢包，也不要卡顿的。
三、实时游戏
游戏有一个特点，就是实时性比较高。因而，实时游戏中客户端和服务端要建立长连接，来保证实时传输。但是游戏玩家很多，服务器却不多。由于维护 TCP 连接需要在内核维护一些数据结构，因而一台机器能够支撑的 TCP 连接数目是有限的，然后 UDP 由于是没有连接的，在异步 IO 机制引入之前，常常是应对海量客户端连接的策略。游戏对实时要求较为严格的情况下，采用自定义的可靠 UDP 协议，自定义重传策略，能够把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题对游戏性造成的影响。
四、IoT 物联网
一方面，物联网领域终端资源少，很可能只是个内存非常小的嵌入式系统，而维护 TCP 协议代价太大；另一方面，物联网对实时性要求也很高，而 TCP 还是因为上面的那些原因导致时延大。Google 旗下的 Nest 建立 Thread Group，推出了物联网通信协议 Thread，就是基于 UDP 协议的。
五、移动通信领域
在 4G 网络里，移动流量上网的数据面对的协议 GTP-U 是基于 UDP 的。因为移动网络协议比较复杂，而 GTP 协议本身就包含复杂的手机上线下线的通信协议。如果基于 TCP，TCP 的机制就显得非常多余。