UDP

Chỉ gửi và quên đi

Gần đây mình nhận được rất nhiều câu hỏi về UDP, có vẻ mọi người rất quan tâm đến anh chàng này, và quả thực chúng ta không thể không quan tâm

Nếu như chúng ta đã quá quen với TCP qua HTTP với Restful API và đã quen với mức lương dưới 3k thì xin mời, hãy bước vào lĩnh vực của MMORPG, của livestreaming, của VoIP những lĩnh vực thú vị khó khăn và mức lương cao ngất ngưởng. Vậy tại sao UDP thú vị đến vậy?

UDP Header

Nếu như TCP có đến 12 trường cho 1 header với tối thiểu 20 bytes thì UDP header chỉ vỏn vẹn có 4 trường với tối thiểu 6 bytes. Nếu như TCP bắt buộc phải gửi lại gói tin khi bị mất mát thì UDP chỉ gửi đi và quên Chính vì vậy UDP rất phù hợp với những ứng dụng cần tốc độ nhanh lượng dữ liệu gửi nhận lớn và không đòi hỏi độ tin cậy (không bắt buộc phải nhận được gói tin)

UDP rất quan trọng

Nếu không có UDP có thể chúng ta đã không có game để chơi, không thể gọi video với độ mượt mà như hiện nay. MMORPG đòi hỏi phải đồng bộ vị trí của của người chơi, của các vật phẩm, quái vật giữa client và server, hãy tưởng tượng khung hình của bạn có 100 đối tượng, mỗi đối tượng có 3 vị trí x, y, z (kiểu int 4 bytes) thì mỗi giây (24 hình / giây) bạn đã tốn 100 3 4 * 24 = 28KB. Hay livestreaming với khung hình 640x320 bạn tốn 600KB rồi. Một khối lượng lớn dữ liệu như vậy được gửi qua môi trường internet với biết bao nhiêu router, biết bao thiết bị mạng, tường lửa thì khả năng mất mát gói tin là rất lớn, chúng ta không thể nào đợi đủ tất cả gói tin rồi mới tính toán hay hiển thị được

Một số kiểu tấn công

Giả mạo gói tin: Vì không có các cơ chế kiểu sequence number nên kẻ tấn công có thể giả mạo gói tin và gửi đến máy đích
Nghe lén: kẻ tấn công có thể nghe lén các thông tin gửi qua UDP

Cách giải quyết cho kiểu tấn công 1 và 2 là chúng ta có thể kết hợp giữa việc xác thực người dùng và sử dụng mã hoá SSL qua TCP trước, sau đó sẽ sử dụng session key của TCP để mã hoá dữ liệu gửi nhận qua UDP.

Khi nào dùng UDP

Với khả năng gửi gói tin liên tục với độ tin cậy thấp và khả năng mất gói tin cao thì UDP phù hợp với:

Các ứng dụng streaming data liên tục như livestreaming, VoiceIP hay media streaming
Các trò chơi trực tuyến cần đồng bộ vị trí hay hành động liên tục như MMORPG hay một số thể loại game khác
Hôm trước một người bạn của mình có chia sẻ rằng dùng UDP cho hệ thống điều khiển anh sáng sân khấu, vậy nên mình nghĩ UDP vẫn có nhiều đất diễn cho IoT

Bởi vì không có khởi tạo và giữ kết nối nên áp dụng SSL vào UDP tương đối khó khăn và chậm chạp, cộng thêm việc dễ mất gói tin nên chúng ta cần hạn chế dùng UDP cho:

Các ứng dụng cần bảo mật cao, đặc biệt là các ứng dụng chạy trên nền tảng web như chat, webapp hay các ứng dụng thanh toán.
Các kết nối nội bộ giữa các service trong 1 hệ thống.

Vấn đề của UDP

Ngoài dễ bị mất gói tin thì UDP cũng rất khó để sử dụng với các load balancer (LB) như nginx chẳng hạn. Bởi vì UDP không khởi tạo kết nối và cũng không có stream, nên mỗi lần gói tin đến LB thì LB rất có thể sử dụng 1 cổng khác để gửi gói tin đến server và như thế gói tin sẽ không được công nhận và bị drop. Vậy nên chúng ta sẽ cần sinh ra 1 lobby server quản lý kết nối và cho phép user gọi trực tiếp UDP đến server mà không cần phải thông qua LB.