27-03-2024, 23:03
Wenn man darüber nachdenkt, wie Daten über das Internet übertragen werden, ist es natürlich, sich auf die dabei verwendeten Protokolle zu konzentrieren. Sicherlich haben Sie schon von UDP gehört, was für User Datagram Protocol steht. Ich habe in letzter Zeit viel damit gearbeitet und möchte teilen, wie es sich in Netzwerken mit hoher Latenz verhält. Wenn Sie schon einmal Verzögerung beim Online-Spielen oder in Videoanrufen erlebt haben, haben Sie die Auswirkungen der Latenz aus erster Hand gesehen. Lassen Sie uns also aufschlüsseln, wie UDP damit umgeht.
Zunächst einmal ist UDP bekannt dafür, im Vergleich zu TCP (Transmission Control Protocol) leichtgewichtig und schnell zu sein. Einer der Gründe dafür ist, dass UDP keine Verbindung herstellt, bevor es Daten sendet. Ich meine, es gibt keinen Handshake oder so etwas. Es sendet die Datenpakete einfach in das Netzwerk und hofft, dass sie auf der anderen Seite ankommen. Unter Bedingungen mit niedriger Latenz kann das fantastisch sein, da es den Overhead minimiert und schnellen Datentransfer ermöglicht. Aber wenn man in Situationen mit hoher Latenz gerät, wird es etwas kniffliger.
In Netzwerken mit hoher Latenz—zum Beispiel, wenn Sie in einem Videoanruf über längere Distanzen sind oder mit Freunden von einem anderen Kontinent spielen—können Pakete Verzögerungen erfahren. UDP fehlt die Fehlerkorrektur, was bedeutet, dass, wenn ein Paket verloren geht oder beschädigt wird, die gesamte Unterhaltung nicht unterbrochen wird, um nachzufragen, ob es erneut gesendet werden kann. Vielleicht denken Sie, das hätte zur Folge, dass es chaotisch wird, aber oft kann das in diesen Szenarien tatsächlich von Vorteil sein. Stellen Sie sich vor, Sie spielen und erleben einen Lag-Spike. Das Spiel könnte hier und da einige Pakete verlieren, aber weil UDP weiterläuft, erleben Sie möglicherweise ein Flackern anstelle eines Einfrierens. So können Sie weiterspielen, ohne den Schmerz des Wartens auf erneute Sendungen durchmachen zu müssen.
Das führt uns zum nächsten Punkt—Packetverlust. In einer perfekten Welt würde jedes gesendete Paket ohne Probleme sein Ziel erreichen. In der Realität, insbesondere in überlasteten oder hochlatenzen Netzwerken, ist das jedoch nicht der Fall. Bei UDP haben Sie die Situation, dass verlorene Pakete nicht leicht wiederhergestellt werden können. Sie könnten denken: „Das klingt schrecklich!“ Aber es geht tatsächlich darum, wie die Anwendungsschichten damit umgehen. Nehmen Sie zum Beispiel eine Video-Streaming-App. Wenn sie auf Paketverlust stößt, kann sie die Dinge mit Puffern oder Fehlerverdeckungs-Techniken glätten, sodass Ihr Seherlebnis ununterbrochen bleibt. Während UDP die Probleme also nicht löst, finden die Anwendungen, die darauf aufbauen, Wege, die durch hohe Latenz verursachten Probleme zu mildern.
Wenn Sie mit UDP in Situationen mit hoher Latenz arbeiten, ist mir aufgefallen, dass dies manchmal zu einer ungleichmäßigen Qualität des Dienstes führen kann. Einige Pakete kommen schnell an, während andere hinterherhinken. Wenn Sie an Echtzeitanwendungen arbeiten, wie z.B. VoIP oder Online-Spielen, kann dies zu einer Situation führen, in der das, was Sie hören, nicht ganz mit dem übereinstimmt, was Sie auf dem Bildschirm sehen. Diese Diskrepanz kann Gespräche unbehaglich oder das Gameplay unberechenbar machen. Würden Sie lieber warten, bis die Pakete ankommen, was alles verlangsamen würde, oder sie so erhalten, wie sie kommen?
Apropos Echtzeitkommunikation, denken Sie einmal darüber nach, wie entscheidend das Timing in Szenarien wie einem Mehrspielerspiel ist. Sie brauchen, dass Ihre Aktionen in nahezu Echtzeit ausgeführt werden, und während es großartig ist, dass UDP schnellere Übertragungen ermöglicht, kann die Verzögerung Ihrer Aktionen aufgrund von Latenz das Gameplay beeinträchtigen. Zum Beispiel könnten Sie auf einen Gegner schießen, nur um zu realisieren, dass er sich bereits an einen anderen Ort bewegt hat, weil die Daten über seine Position etwas länger gebraucht haben, um anzukommen. Es geht darum, das Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit zu finden.
Ich habe gesehen, dass einige Entwickler versuchen, ihre eigenen Zuverlässigkeitsmechanismen auf Anwendungsebene zu implementieren, wenn sie UDP verwenden. Dies beinhaltet normalerweise die Schaffung von Möglichkeiten, um auf Paketverlust zu prüfen und wichtige Pakete selektiv erneut zu senden. Es ist jedoch ein delikates Unterfangen. Stellen Sie sich vor, Sie möchten das Spiel lebendig halten und gleichzeitig die Latenz berücksichtigen. Es kann zu einem echten Kopfzerbrechen werden. Je mehr Sie diese Zuverlässigkeitstechniken hinzufügen, desto ähnlicher wird es TCP, was möglicherweise die Leistungsgewinne negiert, die Sie ursprünglich mit UDP erreichen wollten.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Verwendung von UDP ist, dass viele Anwendungen bestimmte Arten von Daten gegenüber anderen priorisieren müssen. In Netzwerken mit hoher Latenz werden Sie feststellen, dass einige Pakete kritischer sein könnten als andere. Beispielsweise können in einem Videoanruf Audio-Pakete oft priorisiert werden, weil wir uns klar hören müssen, selbst wenn das Video leicht unsynchron ist. Entwickler implementieren manchmal Qualitätsmaßnahme (QoS), um sicherzustellen, dass entscheidende Daten durchkommen, selbst wenn das bedeutet, dass weniger kritische Informationen verloren gehen. Sie könnten also sehen, dass UDP-basierte Protokolle für Videoanrufe ihr System so einrichten, dass der Audiofluss reibungslos bleibt, während bei Überlastung etwas Videoqualität geopfert wird.
Sie sollten auch darüber nachdenken, wie die physikalische Schicht die Leistung von UDP beeinflusst. Wenn Sie sich in einer Region mit schlechter Infrastruktur oder unzuverlässigen Verbindungen befinden, könnte selbst die bestgestaltete Anwendung, die auf UDP läuft, Schwierigkeiten haben. Eine der Herausforderungen ist, dass UDP zwar Pakete nicht für die erneute Übertragung verzögert, aber dennoch durch die zugrunde liegende Stabilität des Netzwerks belastet werden kann. Wenn Pakete herumhüpfen, fehlgeleitet oder fallen gelassen werden, gibt es nicht viel, was Sie tun können, außer um diese Einschränkungen herumzuarbeiten. Es gibt viel Variabilität in der Art und Weise, wie sich UDP unter verschiedenen Bedingungen verhält, und Sie können nicht immer vorhersagen, wie es sich nur auf Basis der Latenz verhalten wird.
Da Latenz auch Jitter verursachen kann—wo Pakete in unregelmäßigen Abständen ankommen—kann dies beeinflussen, wie Sie eine Anwendung wahrnehmen. Wenn die Daten in einem gleichmäßigen Strom ankommen sollen und plötzlich ein Hiccup auftritt, kann es sich anfühlen, als würden Sie eine Diashow statt eines flüssigen Videos ansehen. Hier haben einige Entwickler Jitter-Puffer implementiert, um die Ankunftszeiten von Paketen zu verwalten und diese Verzögerungen auf eine Weise zu glätten, die für uns als Benutzer natürlicher erscheint. Ich habe mit einigen Jitter-Puffer-Einstellungen experimentiert und festgestellt, dass sie einen erheblichen Unterschied im gesamten Benutzererlebnis machen können. Sie fügen etwas Speicher-Overhead hinzu, sind es aber wert, um diese frustrierenden Unterbrechungen zu verhindern.
Wenn Sie also jemals an einem Projekt arbeiten, das Echtzeitkommunikation über Netzwerke mit hoher Latenz erfordert, sollten Sie auf jeden Fall darüber nachdenken, wie Sie UDP implementieren. Es geht darum, die Kompromisse zu verstehen und Ihre Anwendung entsprechend zu planen. Manchmal ist es klug, UDP für Dinge zu verwenden, die Geschwindigkeit erfordern, wie Spiele oder Live-Events, während Sie kritischere Datentransfers auf TCP halten. Die Designentscheidungen hängen wirklich von den spezifischen Bedürfnissen des Projekts ab, an dem Sie arbeiten.
Wenn wir zum praktischen Aspekt der Verwendung von UDP zurückkommen, wird deutlich, dass, während es in Situationen mit hoher Latenz Herausforderungen mit sich bringt, es kein totaler Ausschlussgrund sein muss. Am wichtigsten ist, sich bewusst zu sein, wie es funktioniert, damit Sie klügere Entscheidungen bezüglich des Anwendungsdesigns treffen können. Sie legen fest, wie Sie mit den Inkonsistenzen umgehen, die aufgrund von Latenz auftreten können, und stellen sicher, dass Ihre Benutzer eine gute Erfahrung haben.
Letztendlich geht es weniger darum, dass UDP von Natur aus gut oder schlecht ist, sondern mehr darum, wie gut Sie das gesamte System rund um es einrichten. Wenn Sie mit einem Verständnis dafür, wie UDP sich verhält, an Situationen mit hoher Latenz herangehen, können Sie Wege finden, seine Vorteile zu nutzen und gleichzeitig die Nachteile zu mildern. Hoffentlich gibt Ihnen dies eine klarere Perspektive darauf, wie UDP die Leistung beeinflusst, wenn Latenz ein Problem wird. Denken Sie einfach daran, es geht um Balance und das Verständnis der Umgebung, in der Sie sich bewegen.
Zunächst einmal ist UDP bekannt dafür, im Vergleich zu TCP (Transmission Control Protocol) leichtgewichtig und schnell zu sein. Einer der Gründe dafür ist, dass UDP keine Verbindung herstellt, bevor es Daten sendet. Ich meine, es gibt keinen Handshake oder so etwas. Es sendet die Datenpakete einfach in das Netzwerk und hofft, dass sie auf der anderen Seite ankommen. Unter Bedingungen mit niedriger Latenz kann das fantastisch sein, da es den Overhead minimiert und schnellen Datentransfer ermöglicht. Aber wenn man in Situationen mit hoher Latenz gerät, wird es etwas kniffliger.
In Netzwerken mit hoher Latenz—zum Beispiel, wenn Sie in einem Videoanruf über längere Distanzen sind oder mit Freunden von einem anderen Kontinent spielen—können Pakete Verzögerungen erfahren. UDP fehlt die Fehlerkorrektur, was bedeutet, dass, wenn ein Paket verloren geht oder beschädigt wird, die gesamte Unterhaltung nicht unterbrochen wird, um nachzufragen, ob es erneut gesendet werden kann. Vielleicht denken Sie, das hätte zur Folge, dass es chaotisch wird, aber oft kann das in diesen Szenarien tatsächlich von Vorteil sein. Stellen Sie sich vor, Sie spielen und erleben einen Lag-Spike. Das Spiel könnte hier und da einige Pakete verlieren, aber weil UDP weiterläuft, erleben Sie möglicherweise ein Flackern anstelle eines Einfrierens. So können Sie weiterspielen, ohne den Schmerz des Wartens auf erneute Sendungen durchmachen zu müssen.
Das führt uns zum nächsten Punkt—Packetverlust. In einer perfekten Welt würde jedes gesendete Paket ohne Probleme sein Ziel erreichen. In der Realität, insbesondere in überlasteten oder hochlatenzen Netzwerken, ist das jedoch nicht der Fall. Bei UDP haben Sie die Situation, dass verlorene Pakete nicht leicht wiederhergestellt werden können. Sie könnten denken: „Das klingt schrecklich!“ Aber es geht tatsächlich darum, wie die Anwendungsschichten damit umgehen. Nehmen Sie zum Beispiel eine Video-Streaming-App. Wenn sie auf Paketverlust stößt, kann sie die Dinge mit Puffern oder Fehlerverdeckungs-Techniken glätten, sodass Ihr Seherlebnis ununterbrochen bleibt. Während UDP die Probleme also nicht löst, finden die Anwendungen, die darauf aufbauen, Wege, die durch hohe Latenz verursachten Probleme zu mildern.
Wenn Sie mit UDP in Situationen mit hoher Latenz arbeiten, ist mir aufgefallen, dass dies manchmal zu einer ungleichmäßigen Qualität des Dienstes führen kann. Einige Pakete kommen schnell an, während andere hinterherhinken. Wenn Sie an Echtzeitanwendungen arbeiten, wie z.B. VoIP oder Online-Spielen, kann dies zu einer Situation führen, in der das, was Sie hören, nicht ganz mit dem übereinstimmt, was Sie auf dem Bildschirm sehen. Diese Diskrepanz kann Gespräche unbehaglich oder das Gameplay unberechenbar machen. Würden Sie lieber warten, bis die Pakete ankommen, was alles verlangsamen würde, oder sie so erhalten, wie sie kommen?
Apropos Echtzeitkommunikation, denken Sie einmal darüber nach, wie entscheidend das Timing in Szenarien wie einem Mehrspielerspiel ist. Sie brauchen, dass Ihre Aktionen in nahezu Echtzeit ausgeführt werden, und während es großartig ist, dass UDP schnellere Übertragungen ermöglicht, kann die Verzögerung Ihrer Aktionen aufgrund von Latenz das Gameplay beeinträchtigen. Zum Beispiel könnten Sie auf einen Gegner schießen, nur um zu realisieren, dass er sich bereits an einen anderen Ort bewegt hat, weil die Daten über seine Position etwas länger gebraucht haben, um anzukommen. Es geht darum, das Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit zu finden.
Ich habe gesehen, dass einige Entwickler versuchen, ihre eigenen Zuverlässigkeitsmechanismen auf Anwendungsebene zu implementieren, wenn sie UDP verwenden. Dies beinhaltet normalerweise die Schaffung von Möglichkeiten, um auf Paketverlust zu prüfen und wichtige Pakete selektiv erneut zu senden. Es ist jedoch ein delikates Unterfangen. Stellen Sie sich vor, Sie möchten das Spiel lebendig halten und gleichzeitig die Latenz berücksichtigen. Es kann zu einem echten Kopfzerbrechen werden. Je mehr Sie diese Zuverlässigkeitstechniken hinzufügen, desto ähnlicher wird es TCP, was möglicherweise die Leistungsgewinne negiert, die Sie ursprünglich mit UDP erreichen wollten.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Verwendung von UDP ist, dass viele Anwendungen bestimmte Arten von Daten gegenüber anderen priorisieren müssen. In Netzwerken mit hoher Latenz werden Sie feststellen, dass einige Pakete kritischer sein könnten als andere. Beispielsweise können in einem Videoanruf Audio-Pakete oft priorisiert werden, weil wir uns klar hören müssen, selbst wenn das Video leicht unsynchron ist. Entwickler implementieren manchmal Qualitätsmaßnahme (QoS), um sicherzustellen, dass entscheidende Daten durchkommen, selbst wenn das bedeutet, dass weniger kritische Informationen verloren gehen. Sie könnten also sehen, dass UDP-basierte Protokolle für Videoanrufe ihr System so einrichten, dass der Audiofluss reibungslos bleibt, während bei Überlastung etwas Videoqualität geopfert wird.
Sie sollten auch darüber nachdenken, wie die physikalische Schicht die Leistung von UDP beeinflusst. Wenn Sie sich in einer Region mit schlechter Infrastruktur oder unzuverlässigen Verbindungen befinden, könnte selbst die bestgestaltete Anwendung, die auf UDP läuft, Schwierigkeiten haben. Eine der Herausforderungen ist, dass UDP zwar Pakete nicht für die erneute Übertragung verzögert, aber dennoch durch die zugrunde liegende Stabilität des Netzwerks belastet werden kann. Wenn Pakete herumhüpfen, fehlgeleitet oder fallen gelassen werden, gibt es nicht viel, was Sie tun können, außer um diese Einschränkungen herumzuarbeiten. Es gibt viel Variabilität in der Art und Weise, wie sich UDP unter verschiedenen Bedingungen verhält, und Sie können nicht immer vorhersagen, wie es sich nur auf Basis der Latenz verhalten wird.
Da Latenz auch Jitter verursachen kann—wo Pakete in unregelmäßigen Abständen ankommen—kann dies beeinflussen, wie Sie eine Anwendung wahrnehmen. Wenn die Daten in einem gleichmäßigen Strom ankommen sollen und plötzlich ein Hiccup auftritt, kann es sich anfühlen, als würden Sie eine Diashow statt eines flüssigen Videos ansehen. Hier haben einige Entwickler Jitter-Puffer implementiert, um die Ankunftszeiten von Paketen zu verwalten und diese Verzögerungen auf eine Weise zu glätten, die für uns als Benutzer natürlicher erscheint. Ich habe mit einigen Jitter-Puffer-Einstellungen experimentiert und festgestellt, dass sie einen erheblichen Unterschied im gesamten Benutzererlebnis machen können. Sie fügen etwas Speicher-Overhead hinzu, sind es aber wert, um diese frustrierenden Unterbrechungen zu verhindern.
Wenn Sie also jemals an einem Projekt arbeiten, das Echtzeitkommunikation über Netzwerke mit hoher Latenz erfordert, sollten Sie auf jeden Fall darüber nachdenken, wie Sie UDP implementieren. Es geht darum, die Kompromisse zu verstehen und Ihre Anwendung entsprechend zu planen. Manchmal ist es klug, UDP für Dinge zu verwenden, die Geschwindigkeit erfordern, wie Spiele oder Live-Events, während Sie kritischere Datentransfers auf TCP halten. Die Designentscheidungen hängen wirklich von den spezifischen Bedürfnissen des Projekts ab, an dem Sie arbeiten.
Wenn wir zum praktischen Aspekt der Verwendung von UDP zurückkommen, wird deutlich, dass, während es in Situationen mit hoher Latenz Herausforderungen mit sich bringt, es kein totaler Ausschlussgrund sein muss. Am wichtigsten ist, sich bewusst zu sein, wie es funktioniert, damit Sie klügere Entscheidungen bezüglich des Anwendungsdesigns treffen können. Sie legen fest, wie Sie mit den Inkonsistenzen umgehen, die aufgrund von Latenz auftreten können, und stellen sicher, dass Ihre Benutzer eine gute Erfahrung haben.
Letztendlich geht es weniger darum, dass UDP von Natur aus gut oder schlecht ist, sondern mehr darum, wie gut Sie das gesamte System rund um es einrichten. Wenn Sie mit einem Verständnis dafür, wie UDP sich verhält, an Situationen mit hoher Latenz herangehen, können Sie Wege finden, seine Vorteile zu nutzen und gleichzeitig die Nachteile zu mildern. Hoffentlich gibt Ihnen dies eine klarere Perspektive darauf, wie UDP die Leistung beeinflusst, wenn Latenz ein Problem wird. Denken Sie einfach daran, es geht um Balance und das Verständnis der Umgebung, in der Sie sich bewegen.
