KCP協定淺析
概述
KCP協定結合了TCP和UDP協定的特點，是一個快速可靠的協定。
引述官方介紹：
KCP是一個快速可靠協定，能以比 TCP浪費10%-20%的頻寬的代價，換取平均延遲降低 30%-40%，且最大延遲降低三倍的傳輸效果。純演演算法實現，並不負責底層協定（如UDP）的收發，需要使用者自己定義下層資料的傳送方式，以 callback的方式提供給 KCP。連時鐘都需要外部傳遞進來，內部不會有任何一次系統呼叫。
TCP是為流量設計的（每秒內可以傳輸多少KB的資料），講究的是充分利用頻寬。而 KCP是為流速設計的（單個資料從一端傳送到一端需要多少時間），以10%-20%頻寬浪費的代價換取了比 TCP快30%-40%的傳輸速度。
傳統的TCP/UDP協定見參考連結。
協定格式
| 4bit conv | 1bit cmd | 1bit frg | 2bit wnd |
| 4bit ts | 4bit sn |
| 4bit una | 4bit len |
| anybit 資料 |
- conv：對談序號，通訊雙方一致
- cmd：報文型別
- IKCP_CMD_ACK 確認
- IKCP_CMD_PUSH 資料推播
- IKCP_CMD_WASK 接收視窗查詢大小
- IKCP_CMD_WINS 接收視窗大小告知
- wnd: 己方可用接收視窗大小，接收視窗大小 - 接收佇列大小
- frg：包分片(數量)
- sn: 包分片序號
- ts: 時間戳，用於計算RTO和RTT
- una：待接收的序列號（確認號），表示該序列號之前的所有報文都收到了，可以刪除
- len：使用者資料長度
- 資料：使用者資料
特點
RTO不翻倍
RTO(Retransmission-TimeOut)即重傳超時時間,TCP和KCP是基於ARQ協定實現的可靠性，但TCP的超時計算是RTO2，而KCP的超時計算是RTO1.5，也就是說假如連續丟包3次，TCP是RTO8，而KCP則是RTO3.375，意味著可以更快地重新傳輸資料。
選擇性重傳
tcp 丟包時會全部重傳從該包開始以後的資料，而 kcp 選擇性重傳，只重傳真正丟失的封包。
快速重傳
收到fastresend（設定）個失序報文後，不等待超時，直接重傳，減少丟包等待時間。
而TCP重傳模式：
- 超時重傳：超過規定的時間 RTO 則重傳
- 快速重傳：收到三個冗餘ACK，不去等待 RTO ，直接重傳
與TCP相同，都是通過累計確認實現的，傳送端傳送了1，2，3，4，5幾個包，然後收到遠端的ACK：1，3，4，5，當收到ACK = 3時，KCP知道2被跳過1次，收到ACK = 4時，知道2被跳過了2次，此時可以認為2號丟失，不用等超時，直接重傳2號包，大大改善了丟包時的傳輸速度。
非延遲 ACK
停等ARQ協定
- A會為每個即將傳送的資料編號，編號的目的是為了標識資料和給資料排序
- A傳送完資料之後，會給這次傳送的資料設定一個超時計時器
- B收到資料，將會返回一個確認，該確認也有自己的編號
- A收到確認，將刪除副本且取消超時計時器，保留副本的原因是傳輸可能出錯
- B收到錯誤的資料，或者資料在傳輸過程中出錯，總之就是說B沒有收到想要的資料
- A在超時計時器的設定時間內沒有收到確認，此時重發資料
所以可靠的TCP有32位元序列號和32位元確認號，TCP和UDP都有16位元校驗和。
連續ARQ協定
連續ARQ協定不會響應每個資料段，而是僅僅響應編號最大的這個資料段，表示之前的資料都收到了，這個叫做UNA模式，而停等ARQ協定可以看作是ACK模式
ACK + UNA
ARQ （自動重傳請求，Automatic Repeat-reQuest）模型響應有兩種方式：
- UNA：此編號前所有包已收到
- ACK：該編號包已收到
只用 UNA 將導致全部重傳，只用 ACK 則丟失成本太高，以往協定都是二選其一。而 kcp 協定中，除去單獨的 ACK 包（精確）外，所有包都有 UNA 資訊
非退讓流控
KCP正常模式同TCP一樣使用公平退讓法則，即傳送視窗大小由：傳送快取大小、接收端剩餘接收快取大小、丟包退讓、慢啟動這四要素決定，慢啟動是在剛開始傳送資料時讓視窗緩慢擴張，退半避讓是在網路擁堵時視窗大小減半，快重傳是在網路恢復時及時給予響應，與之配合的就是快恢復。但傳送及時性要求很高的小資料時，可選擇僅用前兩項來控制傳送頻率。以犧牲部分公平性及頻寬利用率之代價，換取了流暢傳輸的效果。KCP 實時性好，但頻寬利用率較低，因為:
- 非退讓流控，不斷嘗試傳送資料，有效包不多
- 每個包應答，佔用一定的頻寬
視窗協定中有兩種：
- 擁塞視窗：防止過多的資料注入到網路中，這樣可以使網路中的路由器 和鏈路不至於過載。
- 滑動視窗：接收方告知傳送方自己可以接收緩衝區的大小，通常與連續ARQ協定配合使用。
結構
大概流程如圖示，若是想深入探索底層實現，請參考原始碼或者參考連結中的詳解