介绍一种基于UDP快速可靠的KCP协议
labs 导读
kcp是一种基于udp的快速可靠协议，能以比tcp浪费10%-20%的带宽的代价，换取平均延迟降低30%-40%，且最大延迟可以降低70%的传输效果，是一种纯算法的二进制协议。
part 01 ● 什么是kcp协议 ●
kcp是一个开源的快速可靠arq协议，能以比tcp浪费10%-20%的带宽的代价，换取平均延迟降低30%-40%，且最大延迟降低三倍的传输效果。kcp是一层纯算法实现，并不负责底层协议（如udp）的收发，用户自己定义下层数据包的发送方式，以callback的方式提供给kcp。内部不会有任何一次系统调用，包括时钟也需要外部传递进来。
kcp整个协议只有ikcp.h、ikcp.c两个源文件，可以方便用户根据自己的需要集成到用户自己的协议栈中。
所以可以把kcp协议看做应用层协议，底层采用udp协议。但是在严格意义上讲kcp并不是一种网络传输协议，它是为udp写的可靠传输算法，它是把tcp的主要可靠传输机制移植到了udp身上，让udp变的可靠了起来。
part 02 ● kcp的协议特性 ●
tcp是为流量（每秒内可以传输多少kb的数据）设计的，讲究的是充分利用带宽。而kcp是为流速（单个数据包从一端发送到一端需要多少时间）设计的，以10%-20%带宽浪费的代价换取了比tcp快30%-40%的传输速度。如果将tcp信道比喻为一条流速很慢，但每秒流量很大的大运河，那么kcp就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。
1、rto不翻倍
rto(retransmission timeout)重传超时时间，tcp超时计算是rtox2，这样连续丢三次包就变成rto×8了，而kcp启动快速模式后不x2，只是x1.5，提高了传输速度。
2、选择重传
tcp丢包时会全部重传从丢包开始以后的数据，而kcp是选择性重传，只重传真正丢失的数据包。
3、快速重传
tcp重传模式超时重传：超过规定的时间rto则重传。
快速重传：收到3个冗余ack，不去等待rto，直接重传。比如发送端发送了1、2、3、4、5...几个包后，然后收到远端的ack：1、3、4，当收到ack3时，kcp知道2被跳过1次，收到ack4时，知道2被跳过2次，收到ack5时，此时可以认为2已丢失，不用等待rto，直接进行重传2，大大改善了丢包时的传输速度。
4、延迟ack vs 非延迟ack
tcp在连续arq协议中，不会将一连串的每个数据都响应一次，而是延迟发送ack，目的是为充分利用带宽，这样延迟发送ack导致rtt时间较大，延长了丢包时的判断过程；而kcp的ack是否延迟发送可以调节。
5、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，tcp使用una模式，有丢包全部重传问题；kcp有单独ack，且数据包和ack包都带una信息，有效降低ack丢失成本。
6、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为代价，换取流畅传输的效果。
part 03 ● kcp应用案例 ●
kcp协议的商业案例：
明日帝国：game k17的《明日帝国》（google play），使用kcp加速游戏消息，让全球玩家流畅联网。
仙灵大作战：4399的moba游戏，使用kcp优化游戏同步。
cc：网易cc使用kcp加速视频推流，有效提高流畅性。
bobo：网易bobo使用kcp加速主播推流。
云帆加速：使用kcp加速文件传输和视频推流，优化了台湾主播推流的流畅度。
spatialos：大型多人分布式游戏服务端引擎，bigworld的后继者，使用kcp加速数据传输。
kcp的优势在丢包率高的网络环境下才会显示出来。如果无丢包，tcp和kcp的效率差别打不，可能只是少了建立/关闭连接。一般来讲，在公网上传输的应用均可使用，特别是对实时性要求较高的程序，如客户端与服务端交互很频繁的游戏。
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kcp是一个开源的快速可靠arq协议，能以比tcp浪费10%-20%的带宽的代价，换取平均延迟降低30%-40%，且最大延迟降低三倍的传输效果。kcp是一层纯算法实现，并不负责底层协议（如udp）的收发，用户自己定义下层数据包的发送方式，以callback的方式提供给kcp。内部不会有任何一次系统调用，包括时钟也需要外部传递进来。
kcp整个协议只有ikcp.h、ikcp.c两个源文件，可以方便用户根据自己的需要集成到用户自己的协议栈中。
所以可以把kcp协议看做应用层协议，底层采用udp协议。但是在严格意义上讲kcp并不是一种网络传输协议，它是为udp写的可靠传输算法，它是把tcp的主要可靠传输机制移植到了udp身上，让udp变的可靠了起来。
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tcp是为流量（每秒内可以传输多少kb的数据）设计的，讲究的是充分利用带宽。而kcp是为流速（单个数据包从一端发送到一端需要多少时间）设计的，以10%-20%带宽浪费的代价换取了比tcp快30%-40%的传输速度。如果将tcp信道比喻为一条流速很慢，但每秒流量很大的大运河，那么kcp就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。
1、rto不翻倍
rto(retransmission timeout)重传超时时间，tcp超时计算是rtox2，这样连续丢三次包就变成rto×8了，而kcp启动快速模式后不x2，只是x1.5，提高了传输速度。
2、选择重传
tcp丢包时会全部重传从丢包开始以后的数据，而kcp是选择性重传，只重传真正丢失的数据包。
3、快速重传
tcp重传模式超时重传：超过规定的时间rto则重传。
快速重传：收到3个冗余ack，不去等待rto，直接重传。比如发送端发送了1、2、3、4、5...几个包后，然后收到远端的ack：1、3、4，当收到ack3时，kcp知道2被跳过1次，收到ack4时，知道2被跳过2次，收到ack5时，此时可以认为2已丢失，不用等待rto，直接进行重传2，大大改善了丢包时的传输速度。
4、延迟ack vs 非延迟ack
tcp在连续arq协议中，不会将一连串的每个数据都响应一次，而是延迟发送ack，目的是为充分利用带宽，这样延迟发送ack导致rtt时间较大，延长了丢包时的判断过程；而kcp的ack是否延迟发送可以调节。
5、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，tcp使用una模式，有丢包全部重传问题；kcp有单独ack，且数据包和ack包都带una信息，有效降低ack丢失成本。
6、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为代价，换取流畅传输的效果。
part 03 ● kcp应用案例 ●
kcp协议的商业案例：
明日帝国：game k17的《明日帝国》（google play），使用kcp加速游戏消息，让全球玩家流畅联网。
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cc：网易cc使用kcp加速视频推流，有效提高流畅性。
bobo：网易bobo使用kcp加速主播推流。
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