Oyun Trafiğinde UDP ve TCP Arasındaki Farklar

Sesli Dinle — Makale

Çevrim içi oyunlarda UDP ve TCP arasındaki temel fark, verinin ne kadar hızlı gönderildiğinden çok iki protokolün kayıp, sıralama ve gecikme karşısında nasıl davrandığıdır. TCP kaybolan veriyi yeniden ileterek sıralı teslim sağlamaya çalışır. UDP ise datagram adı verilen bağımsız veri birimleri taşır; gerekirse oyunun ağ kodu datagramların ulaşıp ulaşmadığını kontrol eder, onları sıraya koyar ve yeniden gönderir.

Gerçek zamanlı bir konum güncellemesi geç ulaştığında artık yararsız olabilir. Buna karşılık oturum açma, envanter değişikliği veya satın alma onayı gibi bir bilginin atlanması kabul edilemez. Bu nedenle oyunlar çoğu zaman tek bir protokole bağlı kalmaz; veri akışının niteliğine göre UDP, TCP veya UDP üzerinde uygulamaya özel güvenilirlik mekanizmaları kullanabilir.

Protokol seçimi tek başına düşük gecikme, kayıpsız bağlantı veya kararlı bir oyun deneyimi garanti etmez. Ağ yolu, tıkanıklık, kablosuz parazit, sunucu yükü, oyun motorunun ağ kodu ve NAT davranışı da oyuncunun gördüğü sonucu belirler.

Oyun Trafiğinde UDP ve TCP'nin Kısa Karşılaştırması

• TCP bağlantı kurar, veriyi sıralı bir bayt akışı olarak taşır ve kaybolan veriyi yeniden iletir.
• UDP bağlantı kurmadan bağımsız datagramlar gönderir; teslimi, sırayı veya yeniden iletimi kendiliğinden garanti etmez.
• TCP'de kaybolan veri yeniden iletilene kadar sonraki verinin uygulamaya teslimi gecikebilir; UDP'de oyun eski paketi atlayıp yeni durumu işlemeyi seçebilir.
• Konum, yön, anlık girdi ve ses gibi zamana duyarlı akışlar UDP'ye; oturum, envanter ve dosya aktarımı gibi eksiksiz teslim gerektiren akışlar TCP'ye daha uygun olabilir.
• UDP her zaman daha hızlı, TCP ise her zaman daha yavaş değildir; sonuç uygulamanın tasarımına ve ağ koşullarına bağlıdır.

UDP ve TCP'nin Teslim, Sıralama ve Yeniden İletim Farkları

Aşağıdaki karşılaştırma, iki protokolün oyun trafiğinde teslim, sıralama, yeniden iletim ve zamanlama bakımından ne ifade ettiğini gösterir. Satırlar genel protokol davranışını anlatır; belirli bir oyunun hangi akışta hangi yöntemi kullandığı geliştirici tercihine göre değişebilir.

TCP'nin bayt akışı, oyunun gönderdiği mantıksal mesaj sınırlarını kendiliğinden korumaz; uygulama bir mesajın nerede başlayıp bittiğini ayrıca tanımlar. UDP'de uygulama her datagramı ayrı bir mesaj olarak alır, ancak bu yapı büyük datagramların kaybolma riskini ortadan kaldırmaz. Datagramı taşıyan IP paketi ağ yolunda tek parçada iletilebilen boyutu aşarsa parçalanabilir veya düşürülebilir. IPv6 yönlendiricileri paketleri parçalamaz; gerekiyorsa bu işi gönderen cihaz yapar. Parçalanmış paketin tek bir parçasının kaybolması tüm datagramın atılmasına yol açabilir. Oyun bu nedenle mesaj boyutunu ve gönderim hızını denetlemelidir.

Sıralama ve Yeniden İletim Oyun Deneyimini Nasıl Etkiler?

Bir ağ paketi kaybolduğunda oyuncunun gördüğü belirti protokole göre değişebilir. TCP kaybı uygulamadan saklamaya çalışırken UDP kaybın nasıl ele alınacağını oyuna bırakır. Bu ayrım, özellikle hızlı hareket ve sık durum güncellemesi içeren oyunlarda belirgindir.

TCP'de Eksik Verinin Tamamlanması

TCP, gönderilen baytları sıra numaralarıyla izler ve kaybolan baytları yeniden iletir. Alıcı daha sonraki veriyi ağdan almış olsa bile uygulama, kaybolan baytlar yeniden iletilmeden sıralı akışın devamını göremez. Bu davranış veri bütünlüğü için değerlidir, ancak kayıp anında kısa bir duraklama oluşturabilir.

Örneğin bir oyun tüm hareket güncellemelerini tek TCP bağlantısında taşıyorsa, eski bir güncellemenin kaybı daha yeni güncellemelerin işlenmesini de geciktirebilir. Ağdaki gecikme düşük görünse bile aralıklı paket kaybı, oyuncuya donma veya komutların toplu uygulanması şeklinde yansıyabilir. Bu durum TCP'nin kötü çalıştığı anlamına gelmez; protokol bu akışta veriyi eksiksiz ve sırayla teslim etmeye öncelik verir.

UDP'de Geç Kalan Verinin Atlanması

UDP, kayıp bir datagramı kendiliğinden yeniden göndermez ve sonraki datagramları bekletmez. Oyun, her güncellemeye sıra numarası veya zaman bilgisi ekleyerek geç gelen eski veriyi atabilir; son geçerli durumu kullanabilir ya da kısa boşlukları tahmin ve yumuşatma yöntemleriyle gizlemeye çalışabilir.

Bu esneklik, paket kaybının etkisini ortadan kaldırmaz. Kayıp oranı arttığında konum sıçramaları, rakibin geç görünmesi, sesin kesilmesi veya vuruş değerlendirmesinde tutarsızlık oluşabilir. UDP'nin avantajı, oyunun hangi verinin güncelliğini koruduğunu belirleyebilmesidir.

Oyunlar Neden Genellikle Tek Protokole Bağlı Kalmaz?

Bir oyun oturumu, aynı güvenilirlik ve gecikme ihtiyacına sahip tek bir veri akışından oluşmaz. Geliştirici, her işlevi ayrı değerlendirebilir ve birden fazla aktarım yöntemini aynı anda kullanabilir.

• Oturum ve kimlik doğrulama: Oturum açma ve yetkilendirme verileriyle hesap bilgilerinin eksiksiz ulaşması gerektiği için güvenilir teslim önceliklidir.
• Anlık oyun durumu: Konum, bakış yönü ve sık tekrarlanan girdilerde en yeni güncelleme, gecikmiş eski güncellemeden daha değerli olabilir.
• Kritik oyun olayları: Maç sonucu, eşya kazanımı veya tur değişimi gibi olaylar UDP üzerinden taşınsa bile uygulama onay, yeniden iletim ve yinelenen mesajları ayıklama mekanizmaları ekleyebilir.
• Sohbet ve sosyal özellikler: Mesaj sırası ve eksiksiz teslim önemli olduğundan TCP veya başka bir güvenilir taşıma yöntemi tercih edilebilir.
• Yama ve içerik indirme: Büyük dosyaların eksiksiz ulaşması gerektiği için ağ tıkanıklığına uyum sağlayan güvenilir aktarım daha uygundur.

Bu karma yapı nedeniyle bir oyunu yalnız “UDP oyunu” veya “TCP oyunu” diye sınıflandırmak çoğu zaman eksik kalır. Oyun sunucusuna giden gerçek zamanlı akış UDP kullanırken hesap hizmeti, mağaza, sohbet veya güncelleme sistemi farklı bir protokol kullanabilir.

UDP ve TCP'de Paket Kaybı ve Jitter Nasıl Görünür?

Paket kaybı, iki protokolde de gecikme ve oynanış sorunu oluşturabilir; fark, paket kaybının oyuna nasıl yansıdığıdır. TCP yeniden iletimle eksik veriyi tamamladığı için uygulama çoğu zaman doğrudan “bir paket kayboldu” bilgisini görmez. Bunun yerine teslim süresi uzar ve akış kısa süreli durabilir.

UDP kullanan bir oyunda kayıp datagram doğrudan eksik güncelleme anlamına gelebilir. Oyun yeni veri geldikçe devam ederse tek kayıp fark edilmeyebilir; art arda kayıplar ise karakterlerin sıçraması, sesin kesilmesi veya diğer oyuncuların hareketinin düzensiz görünmesi gibi belirtilere yol açar.

Jitter, paketlerin ağda uğradığı gecikmenin değişmesidir; bu değişim, düzenli aralıklarla gönderilen paketlerin alıcıya düzensiz aralıklarla ulaşmasına yol açabilir. TCP bu değişimi sıralı akış ve arabelleğe alma içinde kısmen gizleyebilir, fakat bekleme süresi büyüyebilir. UDP uygulaması küçük bir oynatma veya güncelleme tamponu kullanabilir; tampon çok kısa olursa düzensizlik görünür, çok uzun olursa ek gecikme oluşur.

UDP Daha Hızlı, TCP Daha Güvenilir Genellemesi Neden Eksik?

Bu ifade temel farkı anlatmaya yardımcı olsa da tek başına teknik karar vermek için yetersizdir. UDP başlığının TCP başlığına göre daha küçük olması ve bağlantı kurulumuna gerek duymaması, UDP trafiğinin kendiliğinden düşük gecikmeli olacağı anlamına gelmez.

• UDP performans garantisi değildir: Sunucu yükü, ağ tıkanıklığı, ağın kapasitesini aşan gönderim hızı ve tampon taşması UDP datagramlarının gecikmesine veya kaybolmasına yol açabilir.
• TCP her zaman yavaş değildir: Paket kaybının ve tıkanıklığın düşük olduğu bir ağda, seyrek gönderilen ve eksiksiz ulaşması gereken veriler için TCP'nin bağlantı ve yeniden iletim işlemleri fark edilmeyecek kadar az gecikme oluşturabilir. Eksiksiz teslimi oyun içinde yeniden geliştirmek yerine TCP kullanmak daha uygun olabilir.
• UDP üzerinde güvenilirlik kurulabilir: Oyunlar seçili mesajlar için onay, sıra numarası ve yeniden iletim ekleyebilir. Böylece anlık güncellemeleri bekletmeden kritik olayları güvence altına alabilir.
• TCP tüm gecikme sorunlarını çözmez: Yeniden iletim veriyi tamamlar, fakat kayıp paketin yeniden gelmesi için geçen süreyi ortadan kaldırmaz.
• UDP güvenlik açığı anlamına gelmez: Kimlik doğrulama, şifreleme ve kötüye kullanım önlemleri taşıma protokolünden ayrı tasarım konularıdır. TCP kullanmak da uygulamayı kendiliğinden güvenli yapmaz.

UDP kullanan uygulamalar gönderim hızını ağın taşıyabileceği düzeye uyarlamalı ve tıkanıklığa tepki vermelidir. Ayrıca çok büyük datagramlar ağda parçalanmaya yol açabileceği için kayıp etkisini büyütebilir. Düşük gecikme sağlamak için kontrolsüz biçimde daha fazla paket göndermek doğru değildir.

NAT Cihazları UDP ve TCP Akışlarını Nasıl İzler?

NAT cihazları TCP bağlantılarını ve UDP akışlarını aynı şekilde izlemek zorunda değildir. TCP'nin bağlantı kurulumu ve kapanışı, yönlendiricinin akışın başladığını ve bittiğini anlamasını sağlayan açık işaretler taşır. UDP'de böyle bir bağlantı yaşam döngüsü bulunmadığı için yönlendirici, belirli bir süre trafik görmediği eşlemeyi sonlandırabilir; oyun bu nedenle düzenli aralıklarla küçük mesajlar göndererek akışı etkin tutabilir.

Bu davranış yönlendiriciye, internet servis sağlayıcısına ve oyunun ağ mimarisine bağlıdır. Kısıtlayıcı NAT davranışı veya bir genel IPv4 adresinin birden fazla abone arasında paylaşıldığı CGNAT özellikle eşler arası bağlantılarda oturum kurmayı zorlaştırabilir, ancak sorun yalnız UDP kullanıldığı için oluşmaz. UDP veya TCP seçimi, port yönlendirme ve NAT yapılandırmasıyla ilgili sorunları çözmez.

Veri Türüne Göre UDP veya TCP Seçimi

Oyuncu çoğu zaman oyunun UDP ya da TCP seçimini değiştiremez; bu kararı geliştirici ağ mimarisini tasarlarken verir. Geliştirici bütün trafiği tek protokole zorlamak yerine her mesaj için gecikme ve güvenilirlik gereksinimlerini ayrı değerlendirir.

• Geç ulaşan veri işe yarıyor mu, yoksa yeni güncelleme onu geçersiz mi kılıyor?
• Mesajın mutlaka ulaşması mı gerekiyor, yoksa bir sonraki durum güncellemesi eksik mesajın yerini alabilir mi?
• Mesajların kesin sırayla işlenmesi şart mı?
• Uygulama seçici yeniden iletim ve yinelenen mesaj kontrolünü doğru biçimde uygulayabilir mi?
• Gönderim hızı tıkanıklığa ve alıcının kapasitesine göre azaltılabiliyor mu?