Labs 導讀

KCP是一種基于UDP的快速可靠協議，能以比TCP浪費10%-20%的帶寬的代價，換取平均延遲降低30%-40%，且最大延遲可以降低70%的傳輸效果，是一種純算法的二進制協議。

Part 01 ●什么是KCP協議●

KCP是一個開源的快速可靠ARQ協議，能以比TCP浪費10%-20%的帶寬的代價，換取平均延遲降低30%-40%，且最大延遲降低三倍的傳輸效果。KCP是一層純算法實現，并不負責底層協議（如UDP）的收發，用戶自己定義下層數據包的發送方式，以callback的方式提供給KCP。內部不會有任何一次系統調用，包括時鐘也需要外部傳遞進來。

KCP整個協議只有ikcp.h、ikcp.c兩個源文件，可以方便用戶根據自己的需要集成到用戶自己的協議棧中。

所以可以把KCP協議看做應用層協議，底層采用UDP協議。但是在嚴格意義上講KCP并不是一種網絡傳輸協議，它是為UDP寫的可靠傳輸算法，它是把TCP的主要可靠傳輸機制移植到了UDP身上，讓UDP變的可靠了起來。

Part 02 ●KCP的協議特性●

TCP是為流量（每秒內可以傳輸多少KB的數據）設計的，講究的是充分利用帶寬。而KCP是為流速（單個數據包從一端發送到一端需要多少時間）設計的，以10%-20%帶寬浪費的代價換取了比TCP快30%-40%的傳輸速度。如果將TCP信道比喻為一條流速很慢，但每秒流量很大的大運河，那么KCP就是水流湍急的小激流。KCP有正常模式和快速模式兩種，通過以下策略達到提高流速的結果。

1、RTO不翻倍

RTO(Retransmission TimeOut)重傳超時時間，TCP超時計算是RTOx2，這樣連續丟三次包就變成RTO×8了，而KCP啟動快速模式后不x2，只是x1.5，提高了傳輸速度。

2、選擇重傳

TCP丟包時會全部重傳從丟包開始以后的數據，而KCP是選擇性重傳，只重傳真正丟失的數據包。

3、快速重傳

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3個冗余ACK，不去等待RTO，直接重傳。比如發送端發送了1、2、3、4、5...幾個包后，然后收到遠端的ACK：1、3、4，當收到ACK3時，KCP知道2被跳過1次，收到ACK4時，知道2被跳過2次，收到Ack5時，此時可以認為2已丟失，不用等待RTO，直接進行重傳2，大大改善了丟包時的傳輸速度。

4、延遲ACK vs 非延遲ACK

TCP在連續ARQ協議中，不會將一連串的每個數據都響應一次，而是延遲發送ACK，目的是為充分利用帶寬，這樣延遲發送ACK導致RTT時間較大，延長了丟包時的判斷過程；而KCP的ACK是否延遲發送可以調節。

5、UNA vs ACK+UNA

ARQ模型響應有兩種，UNA（此編號前所有包已收到，如TCP）和ACK（該編號包已收到），光用UNA將導致全部重傳，光用ACK則丟失成本太高，以往協議都是二選其一，TCP使用UNA模式，有丟包全部重傳問題；KCP有單獨ACK，且數據包和ACK包都帶UNA信息，有效降低ACK丟失成本。

6、非退讓流控

KCP正常模式同TCP一樣使用公平退讓法則，即發送窗口大小由發送緩存大小、接收端剩余接收緩存大小、丟包退讓及慢啟動這四要素決定。但傳送及時性要求很高的小數據時，可選擇通過配置跳過后兩步，僅用前兩項來控制發送頻率。以犧牲部分公平性及帶寬利用率為代價，換取流暢傳輸的效果。

Part 03 ●KCP應用案例●

KCP協議的商業案例：

明日帝國：Game K17的《明日帝國》（Google Play），使用KCP加速游戲消息，讓全球玩家流暢聯網。

仙靈大作戰：4399的MOBA游戲，使用KCP優化游戲同步。

CC：網易CC使用kcp加速視頻推流，有效提高流暢性。

BOBO：網易BOBO使用kcp加速主播推流。

云帆加速：使用KCP加速文件傳輸和視頻推流，優化了臺灣主播推流的流暢度。

SpatialOS：大型多人分布式游戲服務端引擎，BigWorld的后繼者，使用KCP加速數據傳輸。

KCP的優勢在丟包率高的網絡環境下才會顯示出來。如果無丟包，TCP和KCP的效率差別打不，可能只是少了建立/關閉連接。一般來講，在公網上傳輸的應用均可使用，特別是對實時性要求較高的程序，如客戶端與服務端交互很頻繁的游戲。

審核編輯：劉清