Kā nodrošināt garantētu datu piegādi, izmantojot UDP protokolu?

UDP garantētā piegāde, būdama bezsavienojuma protokols un bez garantijas par piegādi, prasa uzticamības mehānismu īstenošanu lietotāja līmenī vai ar starpniekprogrammu. Galvenie pieejas veidi ietver:

1. Apstiprinājuma mehānismi (Acknowledgements - ACK): Sūtītājs iekļauj katrā datagramā identifikatoru (piemēram, secības numuru). Saņēmējs nosūta apstiprinājumu par katru veiksmīgi saņemtu datagramu.
2. Atkārtotas pārraides mehānismi (Retransmission): Sūtītājs uzstāda taimeri pēc datagrammas nosūtīšanas. Ja apstiprinājums netiek saņemts līdz taimeri izbeigšanās brīdim, datagrams tiek uzskatīts par zaudētu un tiek nosūtīts atkārtoti.
3. Dublikātu kontroles mehānismi: Saņēmējs uzrauga saņemto datagramu identifikatorus un noraida dublikātus, ja tie rodas atkārtotas pārraides rezultātā.
4. Secības kontroles mehānismi: Lai gan UDP neparedz secību, lietotne var izmantot secības numurus datagramu pārkārtošanai saņēmēja pusē.
5. Plūsmas kontrole: Ja nepieciešams, var ieviest mehānismu, kas novērš saņēmēja bufera pārpildīšanu.

Šo mehānismu īstenošana prasa ievērojamas pūles lietotāja līmenī vai ar specializētām bibliotēkām/protokoliem, kas būvēti virs UDP, piemēram:

• Reliable User Datagram Protocol (RUDP): UDP paplašinājums, kas pievieno uzticamību.
• Quic: Transporta protokols, ko izstrādājusi Google, darbojas virs UDP un nodrošina funkcionalitāti, līdzīgu TCP (uzticamība, plūsmas vadība, drošība), bet ar uzlabotu savienojuma uzsākšanas laiku un mazāku paketes zaudējuma ietekmi.
• Reāllaika protokoli ar daļēju uzticamību: Piemēram, Secure Real-time Transport Protocol (SRTP) var ietvert opcionalus uzticamības mehānismus.

Piemērs shēmatiskai loģikai sūtītāja pusē:

# Pseido-kods skaidrībai

data_to_send = [...] # datagramu saraksts
sent_packets = {}    # vārdnīca: secības numurs -> (dati, sūtīšanas laiks)
next_seq_num = 0
ack_timeout = 0.1    # sekundes
max_retransmissions = 5

for data in data_to_send:
    packet = (next_seq_num, data)
    send_udp(packet)
    sent_packets[next_seq_num] = (packet, time.time(), 0) # pakete, sūtīšanas laiks, atkārtoto sūtījumu skaits
    next_seq_num += 1

while sent_packets:
    # Gaida apstiprinājumu
    acks = receive_acks() # imitācija apstiprinājumu saņemšanai
    for seq_num in acks:
        if seq_num in sent_packets:
            del sent_packets[seq_num] # Izņem no gaidošo saraksta

    # Pārbauda taimerus un atkārtoti sūta
    current_time = time.time()
    packets_to_retransmit = []
    for seq_num, (packet, send_time, retransmit_count) in sent_packets.items():
        if current_time - send_time > ack_timeout:
            if retransmit_count < max_retransmissions:
                packets_to_retransmit.append(seq_num)
            else:
                # Pazaudēts galīgi pēc MaxRetransmissions
                handle_packet_loss(seq_num)
                del sent_packets[seq_num]

    for seq_num in packets_to_retransmit:
        packet, _, retransmit_count = sent_packets[seq_num]
        send_udp(packet)
        sent_packets[seq_num] = (packet, time.time(), retransmit_count + 1) # atjauno laiku un skaitītāju

Šī realizācija būtībā izveido virs UDP protokola protokolu, kas imitē TCP uzvedību attiecībā uz uzticamību. Konkrētais pieejas veids ir atkarīgs no lietojuma prasībām (piemēram, aizkaves, caurlaidspējas). Vairumā gadījumu, kad nepieciešama uzticamība, ir ieteicams izmantot gatavus protokolus (TCP, QUIC) vai pārbaudītas bibliotēkas.