[发明专利]一种适用于多路径传输的连接管理与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于多路径传输的连接管理与控制方法，属于计算机网络的技术领域。

背景技术

随着宽带接入技术的发展，具有多个网络接口的终端设备越来越普及。比如大多数智能手机同时具备无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）和移动蜂窝网络的连接功能，笔记本电脑通常设有一个有线局域网适配器和一个无线局域网适配器。但是，传统的传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）是一种一端对一端的传输协议，不能同时使用多对网络连接。故而不能充分利用当前网络设备多网络接口的优势，这样就造成很多网络带宽资源的浪费。

多路径传输控制协议MPTCP（Multipath Transmission Control Protocol）是基于多网络接口技术，同时使用多条路径协同工作和分发数据的传输层协议。它可以充分利用多网络接口的空闲资源，提高端到端的传输吞吐率，增加网络资源利用率，同时也可以提高数据传输的鲁棒性。MPTCP协议的研究主要由互联网工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）的MPTCP工作组推动，MPTCP在应用层和传统的传输层之间加入了支持多路径传输的MPTCP层，如下表1所示，原有的TCP层只针对子流（Subflow）起作用，从而使得通信双方从应用层来看，传输层仍然是单路通信。

表1MPTCP在协议栈中的位置

MPTCP的主要组成部分有两个：多路调度单元MPS（Multipath Scheduler）和路径检测管理单元PM（Path Manager）。PM的作用是负责通信双方的路径发现，即检测可用的网络接口，并把可用的连接信息通告给MPS，供MPS选择连接传输数据；MPS的作用是接收应用程序的传输请求，根据PM提供的可用连接信息，实现分流、包调度和拥塞控制。MPTCP连接的建立过程如图1所示。

参见图1，具体介绍MPTCP的数据传输连接建立过程如下：MPTCP的初始化连接与TCP连接相同，也需要经历通信双方的3次握手。与TCP连接不一样的是：在SYN、SYN/ACK的交换过程中，增加了双方协商是否采用MPTCP的信令交互。为了兼容TCP，MPTCP的所有管理信息都是通过TCP选项字段来传输的，在初始化连接过程中，如果通信一方支持MPTCP，则在SYN、SYN/ACK携带一个MPCAP（Multipath Capable）选项。

支持MPTCP的通信双方A和B完成初始化连接后，在通信双方A和B之间就建立起一条通信链路。由于仅在这一条链路上通信，所以仍然是TCP。此时，通信双方A和B可以通过新建子流来建立另一条通信链路，从而实现MPTCP。为此，通信双方的主机A和B不但需要知道自己的IP地址，还可通过路径管理来获取对方的IP地址。路径管理包括：地址通告和地址撤销，对于具有多个网络接口的通信方，可以通过发送包含选项OPT_ADDR的数据段通告对方自己的其他IP地址。通信对方接收到OPT_ADDR后，就触发新建子流。当通信双方中的任意一方发现在一个子流中的自己的IP地址不可用时，就应该向对方发送包含选项OPT_REMADR的数据段，通知对方撤销该不可用地址。

上述现有技术的缺陷是：在MPTCP连接管理过程中，新建子流时通信双方可以在当前没有使用的地址对上建立子流；但是，未考虑该对IP地址之间的子流是否为最佳选择。例如，在图2所示的场景中，终端A配置的两个网络接口分别为和终端B配置的两个网络接口分别为和当两个终端A和B之间使用MPTCP传输数据时，可以建立的子流共有四种可能，分别是：接口与接口之间建立的子流接口与接口之间建立的子流接口与接口之间建立的子流接口与接口之间建立的子流但是，当终端的两个网络连接分别位于不同的ISP内时，由于数据报经历的路径不同，性能也会有所不同。比如，对于终端A的一个网络接口与这个网络接口相关的两个子流的传输性能很可能会存在较大差异。同时，对于MPTCP而言，并不是建立的子流越多越好；子流数越多，管理子流以及多路调度MPS的开销也越大。因此人们希望设计一套方案，该方案并不是在终端所有的网络接口对间都建立子流，而是有选择地、在传输性能好的网络接口对间建立子流，从而达到既利用多网络接口的优势，又不引入过多调度管理开销的目的。

但是，迄今为止，目前的MPTCP连接管理过程中，子流建立时并没有考虑上述这个因素，存在在较差的传输路径上建立子流的可能。

发明内容