Сравнительный анализ производительности сокетов: TCP, UDP, SCTP, QUIC

Д. В. Гадасин, М. В. Галицкий, Р. О. Цыганков

---

Аннотация. В работе приводится сравнительный анализ производительности сокетов. На начальном этапе проводится анализ производительности сокетов, реализованных на базе транспортных протоколов TCP, UDP, SCTP и QUIC, в условиях, приближенных к нагрузкам облачных сервисов. В качестве основных метрик для сравнения выбраны пропускная способность, сетевые задержки и нагрузка CPU. На следующем этапе проводится практический эксперимент. Проведение эксперимента предполагает реализацию воспроизводимой конфигурации стенда: виртуальные машины и модель master – slave. Проводится передача идентичных наборов данных, для которых определено фиксированное время повторов измерений. На заключительном этапе осуществляется анализ полученных результатов.

Цель исследования – анализ транспортных протоколов и архитектурных особенностей сокетов TCP, UDP, SCTP и QUIC и разработка экспериментального стенда для оценки ключевых параметров качества.

Методы исследования — сравнительный анализ архитектуры транспортных сокетов и оценок, полученных в результате проведенного эксперимента, с последующей обработкой данных и интерпретацией результатов.

Результаты. В рамках данной работы проведен анализ особенностей транспортных сокетов TCP, UDP, SCTP и QUIC с целью оценки их производительности. Разработан и реализован экспериментальный стенд, предназначенный для проведения измерений параметров производительности, таких как пропускная способность, задержка и загрузка процессора. Получены графики тестирования значений исследуемых метрик для четырех транспортных сокетов. Составлена таблица сравнительного анализа, на основе которой определены закономерности влияния архитектуры и протокольных механизмов на эффективность работы сокетов. В работе выявлена актуальность данного исследования, поставлены цели и задачи. Продемонстрирована работа экспериментального стенда и получены данные, на основе которых сделаны выводы. Каждая поставленная задача была выполнена.

Ключевые слова: сокет, транспортный протокол, TCP, UDP, SCTP, QUIC, потери пакетов, tc netem, 0‑RTT, session resumption, multi-streaming, пропускная способность, задержка, нагрузка процессора, виртуальная машина

Для цитирования. Гадасин Д. В., Галицкий М. В., Цыганков Р. О. Сравнительный анализ производительности сокетов: TCP, UDP, SCTP, QUIC // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2026. Т. 28. № 1. С. 117–134. DOI: 10.35330/1991-6639-2026-28-1-117-134

©   Гадасин Д. В., Галицкий М. В., Цыганков Р. О., 2026

Список литературы

1. Гадасин Д. В., Шведов А. В. Применение транспортной задачи для балансировки нагрузки в условиях нечеткости исходных данных // Т-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2024. T. 18. № 1. С. 13–20. DOI: 10.36724/2072-8735-2024-18-1-13-20. EDN: WKNPIX
2. Стивенс У. Р., Феннер Б., Рудофф Э. М. UNIX. Разработка сетевых приложений. Рэго. 3- е изд. СПб.: Питер, 2021. 1040 с.
3. aioquic: A QUIC and HTTP/3 implementation in Python. Documentation / package repository.
4. Bishop M. (Ed.) HTTP/3. RFC 9114. IETF, 2022.
5. Eddy W. (Ed.) Transmission Control Protocol (TCP). RFC 9293. IETF, 2022.
6. IEEE Std 1003.1-2017 (POSIX.1-2017). IEEE Standard for Information TechnologyPortable Operating System Interface (POSIXФ). IEEE, 2017. 3956 p.
7. Iyengar J., Thomson M. (Eds.) QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport. RFC 9000. IETF, 2021.
8. Iyengar J., Swett I. (Eds.) QUIC Loss Detection and Congestion Control. RFC 9002. IETF, 2021.
9. Kakhki A.M. et al. Taking a long look at quic: an approach for rigorous evaluation of rapidly evolving transport protocols. Proc. ACM IMC 2017. 2017.
10. Kerrisk M. The Linux programming interface. San Francisco: No Starch Press, 2010. 1552 p.
11. Langley A. et al. The QUIC transport protocol: design and internet-scale deployment. Proc. ACM SIGCOMM ’17. 2017. Pp. 183–196. DOI: 10.1145/3098822.3098842
12. Postel J. User Datagram Protocol. RFC 768. IETF, 1980.
13. psutil: Cross-platform process and system utilities. Official documentation.
14. pysctp (sctp): Python bindings for SCTP. Documentation / package repository.
15. Python documentation. socket — Low-level networking interface (Python 3.x).
16. Rescorla E. (Ed.) The transport layer security (TLS) Protocol Version 1.3. RFC 8446. IETF, 2018.
17. Shvedov A.V., Gadasin D.V., Alyoshintsev A.V Segment routing in data transmission networks. T-Comm. 2022. Vol. 16. No. 5. Pp. 56–62. DOI: 10.36724/2072-8735-2022-16-5- 56-62. EDN: VAYLJQ
18. Stewart R., Tüxen M., Nielsen K. Stream Control Transmission Protocol. RFC 9260. IETF, 2022.
19. tc-netem(8) – Network Emulator. iproute2 Linux documentation.
20. Thomson M., Turner S. (Eds.) Using TLS to S J re QUIC. RFC 9001. IETF, 2021.

Информация об авторах

Гадасин Денис Вадимович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Сетевые информационные технологии и сервисы», Московский технический университет связи и информатики;
111024, Россия, Москва, ул. Авиамоторная, 8А;
d.v.gadasin@mtuci.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5601-7798, SPIN-код: 8652-7558
Галицкий Максим Викторович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Сетевые информационные технологии и сервисы», Московский технический университет связи и информатики;
111024, Россия, Москва, ул. Авиамоторная, 8А;
m.v.galickiy@mtuci.ru, SPIN-код: 2959-8309
Цыганков Роман Олегович, Магистрант, Московский технический университет связи и информатики;
111024, Россия, Москва, ул. Авиамоторная, 8А;
tsygankovr@bk.ru

Финансирование

Исследование проведено без спонсорской поддержки.