Ako zabezpečiť garantované doručenie dát cez UDP…

Zaručená doručenie cez UDP, ako protokol bez naviazania spojenia a bez záruky doručenia, vyžaduje implementáciu mechanizmov spoľahlivosti na úrovni aplikácie alebo s využitím middleware. Hlavné prístupy zahŕňajú:

Mechanizmy potvrdenia (Acknowledgements - ACK): Odosielateľ zahrňuje do každého datagramu identifikátor (napríklad poradové číslo). Prijímateľ posiela potvrdenie o prijatí pre každý úspešne prijatý datagram.
Mechanizmy opakovaného odoslania (Retransmission): Odosielateľ nastaví časovač po odoslaní datagramu. Ak potvrdenie nepríde pred vypršaním časovača, datagram sa považuje za stratený a odosiela sa znova.
Mechanizmy kontroly duplikátov: Prijímateľ sleduje identifikátory prijatých datagramov a odmieta duplikáty, ktoré sa objavia ako výsledok opakovaného odoslania.
Mechanizmy kontroly poradia: Hoci UDP nezaručuje poradie, aplikácia môže používať poradové čísla na preusporiadanie datagramov na strane prijímateľa.
Kontrola toku: Pri potrebe možno implementovať mechanizmus, ktorý zabráni preplneniu bufferu prijímateľa.

Implementácia týchto mechanizmov si vyžaduje značné úsilie na úrovni aplikácie alebo použitie špecializovaných knižníc/protocolov, napríklad:

Reliable User Datagram Protocol (RUDP): Rozšírenie UDP, ktoré pridáva spoľahlivosť.
Quic: Transportný protokol vyvinutý Googlem, ktorý beží nad UDP a poskytuje funkčnosť podobnú TCP (spoľahlivosť, riadenie toku, bezpečnosť), ale s vylepšeným časom nadviazania spojenia a menším vplyvom strát paketov.
Protokoly pre reálne čas s čiastočnou spoľahlivosťou: Napríklad, Secure Real-time Transport Protocol (SRTP) môže obsahovať voliteľné mechanizmy spoľahlivosti.

Príklad schematickej logiky na strane odosielateľa:

# pseudokód pre ilustráciu

data_to_send = [...] # zoznam datagramov
sent_packets = {}    # slovník: poradové číslo -> (dáta, čas odoslania)
next_seq_num = 0
ack_timeout = 0.1    # sekundy
max_retransmissions = 5

pre data v data_to_send:
    paket = (next_seq_num, data)
    send_udp(paket)
    sent_packets[next_seq_num] = (paket, time.time(), 0) # paket, čas odoslania, počet opakovania
    next_seq_num += 1

kým sent_packets:
    # Čakáme na potvrdenia
    acks = receive_acks() # simulácia prijímania potvrdení
    pre seq_num v acks:
        ak seq_num v sent_packets:
            del sent_packets[seq_num] # odstránenie zo zoznamu čakajúcich

    # kontrola časových limitov a opätovné odoslanie
    current_time = time.time()
    packets_to_retransmit = []
    pre seq_num, (paket, send_time, retransmit_count) v sent_packets.items():
        ak current_time - send_time > ack_timeout:
            ak retransmit_count < max_retransmissions:
                packets_to_retransmit.append(seq_num)
            inak:
                # Paket je definitívne stratený po MaxRetransmissions
                handle_packet_loss(seq_num)
                del sent_packets[seq_num]

    pre seq_num v packets_to_retransmit:
        paket, _, retransmit_count = sent_packets[seq_num]
        send_udp(paket)
        sent_packets[seq_num] = (paket, time.time(), retransmit_count + 1) # aktualizácia času a počtu

Táto implementácia v podstate vytvára nad UDP protokol, ktorý simuluje správanie TCP z hľadiska spoľahlivosti. Výber konkrétneho prístupu závisí od požiadaviek na aplikáciu (napríklad, oneskorenie, priepustnosť). Pre väčšinu prípadov, kde je potrebná spoľahlivosť, je vhodnejšie použiť hotové protokoly (TCP, QUIC) alebo overené knižnice.

Ako zabezpečiť garantované doručenie dát cez UDP protokol?