Сравнительный анализ скорости передачи и надёжности протоколов транспортного уровня при передаче файлов и потокового мультимедиа
Автор: Карташевский И.В., Якупов Д.О.
Журнал: Инфокоммуникационные технологии @ikt-psuti
Рубрика: Системы и устройства телекоммуникаций
Статья в выпуске: 4 (92) т.23, 2025 года.
Бесплатный доступ
В работе проведен сравнительный анализ скорости передачи и надежности транспортных протоколов QUIC, TCP и UDP при передаче файлов и потокового мультимедиа. Исследование состоит из двух частей: первая направлена на оценку производительности QUIC и TCP при передаче файлов различных размеров, а вторая посвящена анализу качества видеопотока при использовании QUIC и UDP. В целях экспериментов разработано специализированное программное обеспечение, дающее возможность организации передачи данных по выбранным протоколам. В ходе исследования проведены эксперименты по передаче файлов разного объема и анализ потоковой передачи видео, где сравнивались QUIC и UDP в условиях сетевой нагрузки. В эксперименте вычислялись метрики качества переданного видеосигнала: пиковое отношение сигнал/шум, индекс структурного сходства и среднеквадратическая ошибка. Показано, что при использовании UDP наблюдается значительно большее количество передаваемых пакетов и высокая доля потерь, приводящих к существенным искажениям изображения. В случае применения QUIC структура видеопотока сохраняется значительно лучше, визуальные артефакты практически отсутствуют, а значения PSNR и SSIM оказываются ближе к оригиналу. Протокол сочетает в себе низкую задержку, устойчивость к потерям, встроенное шифрование и контроль перегрузки, что делает его более производительным и надежным по сравнению с TCP и UDP. Выявленные особенности подтверждают актуальность внедрения QUIC в современные сетевые приложения.
Протокол QUIC, протокол TCP, протокол UDP, пиковое отношение сигнал/шум, индекс структурного сходства, среднеквадратическая ошибка
Короткий адрес: https://sciup.org/140314010
IDR: 140314010 | УДК: 004.057.4 | DOI: 10.18469/ikt.2025.23.4.03
Comparative analysis of transmission speed and reliability of transport-layer protocols for file transfer and streaming multimedia
The present article offers a comparative analysis of the transmission speed and reliability of the transport protocols QUIC, TCP and UDP during file transfer and streaming multimedia. The study consists of two parts: the first one is aimed at evaluating the performance of QUIC and TCP when transferring files of various sizes, and the second is devoted to the analysis of video stream quality when using QUIC and UDP. Special software was developed for the experiments, providing data transmission via the selected protocols. During the study, experiments out on transferring files of different volumes and on analyzing video streaming, where QUIC and UDP were compared under network load conditions, were carried. In the experiment, video signal quality metrics were calculated: peak signal-to-noise ratio, structural similarity index and mean squared error. It is shown that when using UDP, a significantly larger number of transmitted packets and a high share of losses are observed, which leads to significant image distortions. In the case of applying QUIC, the video stream structure is preserved much better, visual artifacts are practically absent, and the PSNR and SSIM values turn out to be closer to the original. The protocol combines low latency, resistance to losses, built-in encryption and congestion control, which makes it more efficient and reliable in comparance to TCP and UDP. Features identified confirm the relevance of introducing QUIC into modern network applications.
