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Wenn du im Online-Spiel eine Taste drückst, soll deine Figur sofort reagieren. In einem Videoanruf ist eine kurze Tonlücke oft besser als eine Antwort, die viel zu spät kommt. Für solche Situationen kann UDP passend sein.
Was UDP macht
Ein Netzwerkprotokoll ist ein Regelwerk, nach dem Geräte Daten austauschen. UDP ist die Abkürzung für User Datagram Protocol. Es gehört zur Transportschicht, also zu dem Teil eines Netzwerks, der Daten an das passende Programm auf einem Gerät weitergibt.
UDP verschickt Daten schnell in kleinen Einheiten. Es baut vorher keine feste Verbindung auf und wartet nicht auf eine Bestätigung des Empfängers.
Bei einem Videoanruf sendet dein Gerät fortlaufend kleine Teile deiner Stimme. Fehlt ein Teil, hörst du vielleicht kurz eine Lücke. Die nächsten Teile kommen trotzdem direkt weiter an.
UDP setzt auf Aktualität und Tempo. Es prüft nicht selbst, ob jedes gesendete Datenstück angekommen ist.
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Datagramme: selbstständige Datenpäckchen
Ein Datagramm ist ein einzelnes Datenpäckchen von UDP. Jedes Datagramm reist für sich durch das Netzwerk. Es kann ankommen, verloren gehen, doppelt ankommen oder später eintreffen als ein anderes Datagramm.
UDP fordert fehlende Datagramme nicht automatisch erneut an. Das klingt erst einmal schlecht. Bei aktuellen Spielbewegungen oder Sprache ist aber die neue Information oft wichtiger als eine alte Information, auf die man lange warten müsste.
In einem Rennspiel geht die Nachricht über die Position eines Autos verloren. Kurz danach trifft schon eine neuere Position ein. Das Spiel läuft weiter, statt auf die alte Nachricht zu warten.
UDP garantiert weder das Ankommen noch die richtige Reihenfolge seiner Datagramme.
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Ohne Verbindungsaufbau starten
Eine Verbindung ist hier eine vorher abgestimmte Kommunikationsbeziehung zwischen zwei Geräten. UDP ist verbindungslos. Das bedeutet: Ein Gerät darf ein Datagramm losschicken, ohne zuerst eine feste Verbindung einzurichten.
Das spart Kontrollnachrichten und Zeit. Deshalb eignet sich UDP gut für kurze Anfragen, bei denen eine schnelle Antwort wichtig ist.
Eine IP-Adresse ist die Zahlenadresse eines Geräts in einem Netzwerk. Mit ihr finden Daten den richtigen Rechner. Das Domain Name System, kurz DNS, übersetzt Namen wie schulminator.com in solche IP-Adressen.
Du gibst eine Internetadresse in den Browser ein. Dein Gerät fragt einen DNS-Server nach der passenden IP-Adresse. Die kurze Anfrage und die Antwort können über UDP laufen.
Bei UDP gilt: Daten können sofort losgeschickt werden. Ein Verbindungsaufbau ist nicht nötig.
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Ports leiten Daten zum richtigen Programm
Auf einem Gerät können gleichzeitig ein Spiel, ein Browser und ein Videoanruf laufen. Ein Port ist eine Nummer, die dabei ein Programm oder einen Dienst auf einem Gerät kennzeichnet.
Ein UDP-Datagramm enthält einen Zielport. Das empfangende Gerät erkennt daran, welches Programm die Daten erhalten soll. Häufig enthält es auch einen Quellport. Darüber kann eine Antwort wieder zum sendenden Programm zurückfinden.
Ein DNS-Server erhält eine Anfrage. Er liest den Quellport und sendet die Antwort an diesen Port zurück. So erreicht die Antwort genau das Programm, das gefragt hat.
Die IP-Adresse zeigt auf ein Gerät. Der Port zeigt auf ein Programm auf diesem Gerät.
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UDP und TCP vergleichen
TCP steht für Transmission Control Protocol. TCP ist ebenfalls ein Transportprotokoll. Es arbeitet aber sorgfältiger als UDP: TCP baut zuerst eine Verbindung auf, bestätigt den Empfang, achtet auf die Reihenfolge und kann fehlende Daten erneut anfordern.
Das kostet Zeit und zusätzliche Daten. Dafür ist TCP gut geeignet, wenn kein Teil fehlen darf. UDP passt eher, wenn aktuelle Daten schnell ankommen sollen.
Du lädst ein Arbeitsblatt als PDF herunter. Fehlt ein Teil der Datei, lässt sie sich vielleicht nicht öffnen. TCP ist dafür passend, weil es auf eine vollständige und geordnete Übertragung achtet.
Bei einem Live-Spiel wäre das Warten auf ein altes fehlendes Datenstück oft störender. Hier kann UDP besser passen.
UDP ist nicht besser oder schlechter als TCP. Entscheidend ist die Aufgabe: schnell aktuell bleiben oder vollständig und geordnet übertragen.
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Aufbau eines UDP-Datagramms
Vor den eigentlichen Daten stehen kurze Zusatzinformationen. Dieser vordere Teil heißt Header. Ein Header enthält Angaben dazu, wie ein Datenpäckchen behandelt werden soll.
Der UDP-Header enthält Quellport, Zielport, Länge und Prüfsumme. Eine Prüfsumme ist ein berechneter Kontrollwert. Sie kann erkennen lassen, dass ein Datagramm unterwegs beschädigt wurde. Sie garantiert aber nicht, dass das Datagramm ankommt.
Die eigentlichen Inhalte heißen Nutzdaten. Das können Teile einer Sprachaufnahme, eine Spielbewegung oder eine DNS-Anfrage sein.
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Ein Spiel sendet ein UDP-Datagramm. Im Header steht der Zielport des Spiels. In den Nutzdaten steht, dass eine Spielfigur gerade gesprungen ist.
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Zusammenfassung
UDP ist ein schnelles, verbindungsloses Transportprotokoll. Es verschickt Daten als Datagramme und nutzt IP-Adressen und Ports, damit sie beim richtigen Programm ankommen.
UDP garantiert nicht, dass Datagramme vollständig, genau einmal oder in der richtigen Reihenfolge eintreffen. Deshalb passt es zu zeitkritischen Anwendungen wie Online-Spielen, Videoanrufen und kurzen DNS-Anfragen. Wenn Daten vollständig und geordnet übertragen werden müssen, ist TCP oft die passendere Wahl.