一、背景

常见的网络模型，主要是七层模型和五层模型。七层模型可以记为物数网传会应表，五层模型就是把会应表合并为了应用层。tcp/udp/kcp都是传输层的协议。

这里我们重点关注TCP和UDP。协议特点的差异如下表所示：

TCP和UDP的格式对比

TCP主要通过以下方式来保证数据传输的可靠性：

1. 序列号和确认应答：TCP使用序列号对发送的数据进行编号，接收方在收到数据后会发送确认应答，通知发送方已成功接收。如果发送方在合理的时间内没有收到确认，就会重新发送数据。重传机制分为GBN和SR，前者采用累计确认，某个数据包没有收到确认号，会重发该数据包和之后所有的数据包，后者每个数据包采用单独的计时器，超时之后只会重传未收到确认号的数据包。

2. 数据校验和重传：TCP在数据包中使用校验和字段，接收方会验证数据的完整性。如果数据包损坏，接收方会丢弃该数据包并要求发送方重新发送。发送方也会定期重发未收到确认的数据包，确保数据的可靠传输。

3. 流量控制和拥塞控制：TCP会根据网络状况动态调整发送数据的速率，以避免网络拥塞和数据丢失。它使用滑动窗口和拥塞控制算法来实现这一点。当发送方收到接 收窗口的大小为0时，发送方就会停止发送数据，防止出现大量丢包情况的发生。当发送方收到接受窗口 win = 0 时，这时发送方停止发送报文，并且同时开启一个定时器，每隔一段 时间就发个测试报文去询问接收方，打听是否可以继续发送数据了，如果可以，接收方就告诉他此时 接受窗口的大小；如果接受窗口大小还是为0，则发送方再次刷新启动定时器。

4. 连接管理：TCP使用三次握手建立连接和四次挥手关闭连接，确保通信双方的状态同步，从而避免数据丢失或重复传输。

二、活在应用层的KCP传输协议

UDP就没有可靠性的保证了，直接听天由命。为什么收不到数据，还不是你不够努力？

能不能给UDP加上一些TCP的特性，来实现相对可靠的快速数据传输呢？经过改进后的UDP其实就是KCP，也就是说KCP是一个基于UDP改进的传输协议，但是要注意KCP是一个用户态协议，它不直接操作网络硬件，需要开发者在应用层实现UDP的收发，并通过回调等方式将数据传递给KCP。KCP提供了更多的灵活性和定制性，但也意味着实现复杂度相对较高。

KCP在UDP上应用了TCP的部分机制并且更改了数值！例如：

（1）TCP超时计算翻倍，KCP超时计算只有1.5倍

（2）丢包之后TCP从丢包的数据开始全部重传，KCP选择性重传

（3）快速重传，在某个数据包发送后收到了n个数据包的确认号，不用怀疑这个数据包肯定丢了，直接重传！

（4）KCP协议中，除去单独的 ACK包外，所有包都有UNA(此编号前所有包已收到)信息。这里说明一下，TCP和KCP都是面向连接的全双工协议，发送端和接收端的数据传输是相互的，接收端出了ack数据包外还可能发送其它的数据包，在其他的数据包中也加入UNA信息就避免了增加太多的网络开销，遥遥领先！

（5）KCP作为应用层实现的传输协议继续领先！甚至可以动态调整延迟ACK和非延迟ACK

（6）动态调整发送窗口的大小，由发送缓存大小，接收端剩余接收缓存大小，丢包退让和慢启动

KCP的协议头如下所示：

上图的数字代表数组下标。

0-3：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

4：cmd-命令字。如，IKCP_CMD_ACK确认命令

5：frg-分片。用户数据可能会被分成多个KCP包

6-7：wnd-接收窗口大小

8-11:时间序列

12-15:序列号

16-19:下一个可接收的序列号。其实就是确认号，例如收到 sn=10的包，una为11。

20-23:数据长度

data:用户数据，这是本次发送的数据长度

至于怎么使用KCP传输协议，日后再说。

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