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【网络协议】基于UDP的可靠协议：KCP

article 2025/3/19 1:26:10

TCP是为流量设计的（每秒内可以传输多少KB的数据），讲究的是充分利用带宽。而 KCP是为流速设计的（单个数据包从一端发送到一端需要多少时间），以10%-20%带宽浪费的代价换取了比 TCP快30%-40%的传输速度。TCP信道是一条流速很慢，但每秒流量很大的大运河，而KCP是水流湍急的小激流。KCP有正常模式和快速模式两种，通过以下策略达到提高流速的结果：

RTO翻倍vs不翻倍：

TCP超时计算是RTOx2，这样连续丢三次包就变成RTOx8了，十分恐怖，而KCP启动快速模式后不x2，只是x1.5（实验证明1.5这个值相对比较好），提高了传输速度。

选择性重传 vs 全部重传：

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。

SACK机制，每次ACK时还返回一组标记，告知发送方哪些Segment已经发送了

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。

延迟ACK vs 非延迟ACK：

TCP为了充分利用带宽，延迟发送ACK（NODELAY都没用），这样超时计算会算出较大 RTT时间，延长了丢包时的判断过程。KCP的ACK是否延迟发送可以调节。

延迟ACK：TCP为了充分利用带宽，在一些情况下，接收方可能会收到多个数据段。在延迟发送ACK的情况下，接收方可以在一定的小时间窗口内等待或聚合多个数据段的接收，从而一次性发送一个ACK确认多个数据段。这可以减少网络中ACK报文的数量，从而降低网络拥塞。

UNA vs ACK+UNA：

ARQ模型响应有两种，UNA（此编号前所有包已收到，如TCP）和ACK（该编号包已收到），光用UNA将导致全部重传，光用ACK则丢失成本太高，以往协议都是二选其一，而 KCP协议中，除去单独的 ACK包外，所有包都有UNA信息。

非退让流控：

KCP正常模式同TCP一样使用公平退让法则，即发送窗口大小由：发送缓存大小、接收端剩余接收缓存大小、丢包退让及慢启动这四要素决定。但传送及时性要求很高的小数据时，可选择通过配置跳过后两步，仅用前两项来控制发送频率。以牺牲部分公平性及带宽利用率之代价，换取了开着BT都能流畅传输的效果。

抛弃拥塞控制，追求极致速度

TCP的拥塞控制机制（如慢启动、拥塞避免、快速重传等）是为了保证网络公平性和稳定性，但这也让TCP在丢包时表现得过于“怂”。KCP直接抛弃了这些机制，采用更激进的策略，允许用户自定义流控和拥塞控制，甚至可以不控制。这种“莽夫”式的方式让KCP在丢包时依然能快速重传，保持高吞吐量。