[发明专利]一种基于用户数据包协议实现网络数据高速可靠传输的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络数据传输技术领域，具体提供一种基于用户数据包协议实现网络数据高速可靠传输的方法。

背景技术

随着网络带宽时延产品(BDP)的增加，通常的TCP协议(TransmissionControl Protocol传输控制协议)开始变的低效。这是因为它的AIMD(additive increase multiplicative decrease)算法彻底减少了TCP拥塞窗口，但不能快速的恢复可用带宽。理论上的流量分析表明TCP在BDP增加到很高的时候比较容易受包损失攻击。

另外，继承自TCP拥塞控制的不公平的RTT(Round-Trip Time，往返时延)也成为在分布式数据密集程序中的严重问题。拥有不同RTT的并发TCP流将不公平的分享带宽。尽管在小的BDP网络中使用通常的TCP实现来相对平等的共享带宽，但在拥有大量BDP的网络中，通常的基于TCP的程序就必须承受严重的不公平的问题。这个RTT基于的算法严重的限制了其在广域网分布式计算的效率，例如：internet上的网格计算。

一直到今天，对标准的TCP的提高一直都不能在高BDP环境中效率和公平性方面达到满意的程度(特别是基于RTT的问题)。例如：TCP的修改，RFC1423(高性能扩展)，RFC2018(SACK)、RFC2582(New Reno)、RFC2883(D-SACK)、和RFC2988(RTO计算)都或多或少的提高了点效率，但最根本的AIMD算法没有解决。HS TCP(RFC 3649)通过根本上改变TCP拥塞控制算法来在高BDP网络中获得高带宽利用率，但公平性问题仍然存在。

考虑到上面的背景，需要一种在高BDP网络支持高性能数据传输的传输协议。

发明内容

本发明是针对以上问题，提供一种基于用户数据包协议实现网络数据高速可靠传输的方法，其能够实现网络数据的高速可靠的传输，并且保证了数据的完整性和准确性。

本发明的采用的技术方案如下：

一种基于用户数据包协议实现网络数据高速可靠传输的方法，其包括数据发送和数据接收两个步骤，其中数据发送步骤具体包括：

A1、初始化网络环境；

A2、发送方发送连接命令包到指定的接收方用户数据包协议端口上，其中命令包中包括窗口大小；

A3、接收方接收到连接命令包后回复一个响应包；

A4、发送方根据接收到的响应包计算数据包往返时间，根据往返时间来设定发送方的间隔时间；

A5、发送方设定两个定时器，一个是发送定时器，一个是重发定时器；发送定时器是根据往返时间定时发送帧，而重发定时器是发送的数据超出等待响应帧的时间，重新发送一次帧；

A6、发送方定时发送数据帧，当等待响应帧超时则重新发送等待响应的数据帧；当接收到响应帧，首先判断是否在发送帧窗口之内，如果是在其内则删除该帧序列号之前数据帧的超时定时器，扩展窗口左沿；当受到丢失帧和错误帧时，不仅重新传指定的数据帧，同时对该帧的前面的帧进行定时器删除，扩展窗口；

A7、当发送方需要关闭连接时，则发送关闭命令帧，通知接收方将关闭连接。

其中接收步骤具体包括：

B1、初始化网络环境；

B2、接收方接收到发送方发出的连接命令包后回复一个响应包；

B3、接收方设定一个辅助定时器，并且辅助定时器的超时间隔应该明显短于与数据帧相关联的重发定时器的超时间隔；

B4、接收方定时接收发送过来的数据帧，接收到数据帧后，首先判定是否在允许的窗口范围内，不在则直接舍弃；如果在其内则判断数据帧校验位是否正确，如果正确则放入缓冲区，反之发送错误帧；接收方如果在指定时间内未收到数据帧则发送超时帧请求发送方重新发送该帧；

B5、当接收方受到关闭命令帧后，停止接收定时器，把缓冲区数据发送给上层程序，清空缓冲区退出。

本发明的一种基于用户数据包协议实现网络数据高速可靠传输的方法，其数据包大小以及结构设计原则如下：为了保证数据包的完整避免拆包的可能性，数据包的大小设定为512字节。其中包括一些必要的包信息数据位，如帧类型、信道出错类型、帧序列号、应答序列号、CRC校验、时间戳等。

传输过程中的流量控制协议原则如下：