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我們平常玩的很多網(wǎng)絡游戲，比如英雄聯(lián)盟/王者榮耀/PUBG等，你感覺到卡頓往往不是因為你的網(wǎng)速問題，而是因為網(wǎng)絡延時導致的，比如說LOL美服的游戲服務器在美國，而你在中國的華中地區(qū)玩著美服LOL，那么你的延遲可能會在300ms左右，因為網(wǎng)絡請求從美國到中國華中地區(qū)需要經(jīng)過很多的路由，這里面會消耗掉很多時間，如果發(fā)生了丟包，那么重發(fā)需要的延遲更是會加倍增長，而延遲往往在150ms以上時往往就會影響到你的游戲體驗了。

市面上會有一些游戲加速器，它們會在國外安置服務器，搭建一條線路，來保證你的請求能夠迅速的被處理，來降低游戲的延遲。

現(xiàn)在很多的游戲以及直播等低延遲需求的應用，一般都不會再使用原生的TCP或者UDP來進行傳輸，而是在兩者的基礎上進行擴展修改，取其優(yōu)異，比如TCP的傳輸可靠，UDP的傳輸速度。

仔細想想以前在計算機網(wǎng)絡課程中學習TCP/UDP時，就對TCP的所謂可靠傳輸感覺很怪異，真的是可靠到太過慎重了，說到慎重就不得不提這個月的一部新番《這個勇者明明超強卻過分慎重》。

昨天看了第一話，吹爆!

說回TCP，當時覺得它的超時重傳RTO時間每次都會翻倍，如果一個包多次超時，那下次重發(fā)這個包不是需要很久，延遲這不就上來了? 還有它的重傳，丟了一個包就需要重傳之后所有的包，過分的慎重，雖然說可以保證可靠性，但是這對于我們毫秒級即時通訊之類的應用確實不太友好。

在此前提下，有了很多基于TCP或是UDP的改良，專門針對網(wǎng)絡游戲以及音視頻通話中的延遲，本篇要說的就是KCP協(xié)議。

KCP協(xié)議是什么

KCP是一個快速可靠協(xié)議，能以比 TCP浪費10%-20%的帶寬的代價，換取平均延遲降低 30%-40%，且最大延遲降低三倍的傳輸效果。

純算法實現(xiàn)，并不負責底層協(xié)議(如UDP)的收發(fā)，需要使用者自己定義下層數(shù)據(jù)包的發(fā)送方式，以 callback的方式提供給 KCP。

連時鐘都需要外部傳遞進來，內(nèi)部不會有任何一次系統(tǒng)調(diào)用。

有一種叫KCPtun的實現(xiàn)，可以把我們的TCP請求轉(zhuǎn)化成KCP+UDP在公網(wǎng)上傳輸。

KCP與TCP的比較

TCP是為流量設計的(每秒內(nèi)可以傳輸多少KB的數(shù)據(jù))，講究的是充分利用帶寬。而 KCP是為流速設計的(單個數(shù)據(jù)包從一端發(fā)送到一端需要多少時間)，以10%-20%帶寬浪費的代價換取了比 TCP快30%-40%的傳輸速度。

TCP信道是一條流速很慢，但每秒流量很大的大運河，而KCP是水流湍急的小激流。

KCP有正常模式和快速模式兩種，通過以下策略達到提高流速的結果：

RTO翻倍vs不翻倍(RTO超時重傳)：

TCP超時計算是RTOx2，這樣連續(xù)丟三次包就變成RTOx8了，十分恐怖，而KCP啟動快速模式后不x2，只是x1.5(實驗證明1.5這個值相對比較好)，提高了傳輸速度。

選擇性重傳 vs 全部重傳：

TCP丟包時會全部重傳從丟的那個包開始以后的數(shù)據(jù)，KCP是選擇性重傳，只重傳真正丟失的數(shù)據(jù)包。

快速重傳：

發(fā)送端發(fā)送了1,2,3,4,5幾個包，然后收到遠端的ACK: 1, 3, 4, 5，當收到ACK3時，KCP知道2被跳過1次，收到ACK4時，知道2被跳過了2次，此時可以認為2號丟失，不用等超時，直接重傳2號包，大大改善了丟包時的傳輸速度。

延遲ACK vs 非延遲ACK：

TCP為了充分利用帶寬，延遲發(fā)送ACK(NODELAY都沒用)，這樣超時計算會算出較大 RTT時間，延長了丟包時的判斷過程。KCP的ACK是否延遲發(fā)送可以調(diào)節(jié)。

UNA vs ACK+UNA：

ARQ模型響應有兩種，UNA(此編號前所有包已收到，如TCP)和ACK(該編號包已收到)，光用UNA將導致全部重傳，光用ACK則丟失成本太高，以往協(xié)議都是二選其一，而 KCP協(xié)議中，除去單獨的 ACK包外，所有包都有UNA信息。

非退讓流控：

KCP正常模式同TCP一樣使用公平退讓法則，即發(fā)送窗口大小由：發(fā)送緩存大小、接收端剩余接收緩存大小、丟包退讓及慢啟動這四要素決定。但傳送及時性要求很高的小數(shù)據(jù)時，可選擇通過配置跳過后兩步，僅用前兩項來控制發(fā)送頻率。以犧牲部分公平性及帶寬利用率之代價，換取了開著BT都能流暢傳輸?shù)男Ч?/p>

如果網(wǎng)絡永遠不卡，那 KCP/TCP 表現(xiàn)類似，但是網(wǎng)絡本身就是不可靠的，丟包和抖動無法避免(否則還要各種可靠協(xié)議干嘛)。在內(nèi)網(wǎng)這種幾乎理想的環(huán)境里直接比較，大家都差不多，但是放到公網(wǎng)上，放到3G/4G網(wǎng)絡情況下，或者使用內(nèi)網(wǎng)丟包模擬，差距就很明顯了。公網(wǎng)在高峰期有平均接近10%的丟包，wifi/3g/4g下更糟糕，這些都會讓傳輸變卡。

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