Проверка надёжности UDP-протокола | OTUS
🔥 Успейте получить скидку!
Только до 27.01 можно приобрести курсы со скидкой 25%. Торопитесь!
Выбрать курс

Курсы

Программирование
Разработчик программных роботов (RPA) на базе UiPath и PIX
-25%
Разработчик C#
-25%
Алгоритмы и структуры данных
-25%
Backend-разработчик на PHP
-25%
JavaScript Developer. Professional
-25%
Team Lead
-25%
Golang Developer. Professional
-25%
Agile Project Manager
-25%
Flutter Mobile Developer
-25%
Android Developer. Professional
-11%
MS SQL Server Developer
-8%
C++ Developer. Professional Framework Laravel Cloud Solution Architecture Highload Architect Reverse-Engineering. Professional Kotlin Backend Developer React.js Developer VOIP инженер Нереляционные базы данных Scala-разработчик Супер-практикум по использованию и настройке GIT IoT-разработчик JavaScript Developer. Basic Advanced Fullstack JavaScript developer Unity Game Developer. Professional Супер-интенсив Azure
Инфраструктура
Супер-интенсив "Версионирование и командная работа с помощью Git"
-30%
Administrator Linux. Professional
-25%
Супер-интенсив «CI/CD или Непрерывная поставка с Docker и Kubernetes»
-30%
Разработчик программных роботов (RPA) на базе UiPath и PIX
-25%
Administrator Linux. Advanced
-25%
Infrastructure as a code in Ansible
-25%
Network engineer
-25%
MS SQL Server Developer
-8%
Cloud Solution Architecture Highload Architect Разработчик голосовых ассистентов и чат-ботов Мониторинг и логирование: Zabbix, Prometheus, ELK Супер-практикум по работе с протоколом BGP Супер - интенсив по паттернам проектирования Супер - интенсив по Kubernetes Архитектор сетей Супер-интенсив «IaC Ansible»
Специализации Курсы в разработке Подготовительные курсы
+7 499 938-92-02

Проверка надёжности UDP-протокола

UDP (англ. User Datagram Protocol — протокол пользовательских датаграмм) — один из важнейших элементов набора сетевых интернет-протоколов. Термин UDP подразумевает передачу данных без установления соединения (мы говорим о соединении, не имеющем подтверждения связи). В результате нет никаких гарантий по поводу доставки либо порядка получения пакетов. Но что же это значит на практике?

Автор этой статьи провёл эксперимент, основной целью которого было выяснение степени надёжности вышеописанного способа передачи данных. Было создано 5 VPS для отправки друг другу нескольких UDP-пакетов на протяжении семи часов. Трафик был невелик, а каждый сервер с периодом от 9 до 11 сек. рандомно выбирал получателя, посылая 5-10 пакетов, размер которых составлял 16-1016 байт.

Два из пяти серверов находились в одном ЦОД в Нью-Джерси (NJ 1 и NJ 2), один находился в Лос-Анджелесе (LA), один в Амстердаме (NLD) и ещё один в Токио (JPN).

Проверка надёжности

При первоочередной проверке надёжности предполагалось, что показатели частоты доставки будут находиться в пределах 25-75 %.

Посмотрим на таблицу переданных/полученных пакетов:

1-20219-eeb91b.png

И на их процентное соотношение:

1-20219-1e3592.png

Но результаты превзошли его ожидания. Предполагалось, что во время передачи данных из Амстердама в Японию и обратно потери будут больше нормы, однако потерь не было вообще. Зато данные, которые посылались из Лос-Анджелеса в Нью-Джерси, передавались как бы с трудом. Существует ли тут закономерность?

Может, проблема в размере пакета данных? Он состоял из 16-байтного заголовка и полезных данных размером 0-1000 байт. Давайте посмотрим на потери пакетов в зависимости от их размера в байтах:

1-20219-5e82b4.png

Ничего очевидного. Возникает следующий вопрос: потеря данных произошла в одно и то же время или нет? Временных меток не было, зато с каждой парой взаимодействующих серверов был ассоциирован счетчик. Проанализировав результат, можно отметить, что из 43 пакетов, не дошедших из Лос-Анджелеса до 2-го сервера в Нью-Джерси, 29 потерялись во время 1-2-минутных промежутков. Собственно говоря, потеря пакетов, которые передавались первому серверу, тоже во-многом случилась за два коротких временных периода.

Порядок получения пакетов

Следующий аспект — порядок получения пакетов. Поначалу была измерена инверсия массива, то есть количество пар, в которых элементы располагаются не по порядку. Допустим, если перед нами массив со значениями 10, 8, 3, 7, 4, то придётся выполнить восемь перестановок ((10,8), (10,3), (10,7), (10,4), (8,3), (8,7), (8,4), (7,4)).

Инверсия:

1-20219-43361c.png

Но так ли полезен этот метод? Как мы знаем, одной из причин применения UDP является возможность отбрасывать некоторые пакеты данных. Если мы посылаем 10 тысяч пакетов, и все они пришли по порядку, причём последний почему-то оказался на месте первого, то мы можем просто отбросить его, не делая 9999 перестановок.

Но что будет, если мы отбросим любой пакет, пришедший после более позднего, уже обработанного (то есть после пакета с бо́льшим порядковым номером)? Допустим, если бы мы получили 1, 5, 4, 3, 6, 7 , мы отбросили бы 4 и 3, так как 5 всё равно уже получили. И какое число «хороших» будет тогда проигнорировано?

Число упорядоченных пакетов:

1-20219-5a2dc5.png

Их процентное соотношение

1-20219-b40f1f.png

В виде небольшой настройки можно объединить вместе 5 пакетов, выполнить их сортировку, а потом опять применить вышеуказанный код, чтобы отбросить ненужные пакеты.

Число упорядоченных пакетов с группировкой:

1-20219-506d23.png

Их процентное соотношение:

1-20219-d45d79.png

Итоги

Итак, этот простой эксперимент показал, что надежность UDP достаточно высока. Если расстояние велико, то мы получаем больше «прыжков», т. к. каждое промежуточное сетевое устройство, по сути, заставляет пакет «перепрыгивать» на следующее соединение (сетевой фрагмент). В результате риски увеличиваются, однако при соответствующей наладке расстояние проблемой не станет.

Если же говорить о порядке получения пакетов, то тут расстояние играет ещё бо́льшую роль. Но если мы группируем пакеты, мы видим существенное и вполне ожидаемое улучшение, причём во многих случаях порядок значения не имеет. Если же используется потоковая передача данных, более чем достаточно сохранять временную метку, выполняя на принимающей стороне повторное упорядочивание.

Источник: «How unreliable is UDP?»

Не пропустите новые полезные статьи!

Спасибо за подписку!

Мы отправили вам письмо для подтверждения вашего email.
С уважением, OTUS!

Автор
0 комментариев
Для комментирования необходимо авторизоваться
Только до 27 января!
🔥 СКИДКА 25% на курсы OTUS!