UDP e Transporte sem Conexão

O User Datagram Protocol (UDP) é o transporte leve e sem conexão da Internet, adicionando pouco mais do que multiplexação de processos e um checksum opcional ao serviço de melhor esforço do IP, de modo que as aplicações obtêm sobrecarga e latência mínimas ao custo de garantias de confiabilidade.

Definition

O User Datagram Protocol (UDP) é um protocolo de camada de transporte sem conexão que fornece entrega de melhor esforço, orientada a mensagens, entre processos, adicionando multiplexação baseada em porta e um checksum opcional à camada de rede, mas não oferecendo confiabilidade, ordenação, controle de fluxo ou controle de congestionamento.

Scope

Este tópico aborda o transporte sem conexão: o formato do segmento UDP, sua multiplexação e demultiplexação via números de porta, seu checksum opcional e as razões pelas quais uma aplicação o escolheria em vez do TCP — sem atraso na configuração da conexão, sem estrangulamento por controle de congestionamento, controle mais refinado sobre o que e quando enviar, e pequena sobrecarga por pacote. Ele examina aplicações típicas baseadas em UDP e as responsabilidades (como confiabilidade ou controle de taxa) que são transferidas para a aplicação. Exclui os mecanismos de confiabilidade e congestionamento do TCP.

Core questions

• Quais serviços mínimos o UDP adiciona sobre o IP?
• Como o UDP multiplexa e demultiplexa dados usando números de porta?
• Por que uma aplicação preferiria UDP a TCP?
• Quais responsabilidades, como confiabilidade e controle de taxa, são transferidas para a aplicação com o UDP?
• Que tipos de aplicações tipicamente usam UDP?

Key concepts

• serviço sem conexão
• orientação a datagramas (mensagens)
• formato do segmento UDP
• multiplexação/demultiplexação baseada em porta
• checksum opcional
• baixa sobrecarga e latência
• sem controle de congestionamento
• confiabilidade na camada de aplicação

Key theories

Serviço mínimo sem conexão

O UDP expõe o serviço de datagrama de melhor esforço do IP às aplicações quase inalterado, adicionando apenas multiplexação por porta e um checksum opcional, de modo que não possui configuração, estado ou recuperação automática — trocando garantias por simplicidade e baixa latência.

Transporte controlado pela aplicação

Ao evitar o controle de congestionamento e a confiabilidade do TCP, o UDP oferece à aplicação controle direto sobre o tempo e o que retransmitir, o que é adequado para protocolos em tempo real e personalizados, mas obriga a aplicação a lidar com perdas e evitar sobrecarregar a própria rede.

Clinical relevance

O UDP sustenta serviços onde a baixa latência ou o controle refinado são mais importantes do que a entrega garantida: consultas DNS, voz e vídeo em tempo real, jogos online e gerenciamento de rede. Transportes mais recentes, como o QUIC, são construídos sobre o UDP precisamente para obter controle sobre o transporte, contornando as restrições do TCP, tornando o transporte sem conexão central para as redes modernas de baixa latência.

History

O UDP foi especificado na RFC 768 (1980) como um transporte mínimo para aplicações que não necessitavam dos mecanismos do TCP, quando o TCP e o IP foram separados em protocolos distintos. Ele permaneceu essencialmente inalterado, e seu papel cresceu à medida que as aplicações sensíveis à latência proliferaram e os desenvolvedores construíram novos recursos de transporte, incluindo o protocolo QUIC, sobre ele.

Key figures

• Jon Postel
• James F. Kurose
• Keith W. Ross

Seminal works

• rfc768
• kurose2021

Frequently asked questions

Se o UDP não é confiável, por que usá-lo?

Para muitas aplicações, a entrega rápida é mais importante do que a entrega perfeita. Voz e vídeo em tempo real podem tolerar perdas ocasionais, mas não atrasos; o DNS se beneficia de uma consulta rápida de troca única; e algumas aplicações implementam sua própria confiabilidade. A falta de configuração e o estrangulamento de congestionamento do UDP proporcionam menor latência e mais controle.

O UDP faz algo além do IP?

Sim, mas pouco. O UDP adiciona números de porta para que os dados cheguem ao processo de aplicação correto em um host (multiplexação e demultiplexação), e um checksum opcional para detectar corrupção. Além disso, ele mantém a entrega de melhor esforço e sem conexão do IP inalterada.