[发明专利]基于卫星通信的TCP加速方法

说明书

本发明涉及卫星通信技术，解决了现有卫星通信中TCP传输速率低，并且现有TCP加速方法复杂，可维护性差的问题。技术方案概括为：基于卫星通信的TCP加速方法，应用于卫星通信系统，系统包括客户端、卫星猫一、卫星、卫星猫二和服务器，卫星猫一分别与客户端和卫星连接，卫星猫二分别与服务器和卫星连接，卫星猫一和卫星猫二通过TCP透明代理技术，将客户端与服务器间的TCP连接分为三段，通过设置卫星链路对应的TCP参数来提高卫星链路的传输性能。有益效果是：本发明提高了卫星通信的传输速率，提高了带宽利用率，并且技术方案更简单，容易开发，不随TCP协议的更新而更新，可维护性高。本发明特别适用于卫星通信系统。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术，特别涉及卫星通信的TCP加速技术。

背景技术

在卫星通信系统中，采用TCP协议传输数据时，卫星的时延往返为600ms，传输MTU为1500，那么它的理论最大速率为：这个是根据TCP协议在600ms来回的时延模型下计算出来的理论最大速率。卫星通信由于时延大，导致TCP传输速率上不去，即使带宽设为2M，TCP传输的速率依然在38KB/s左右，卫星带宽不能得到有效利用。

为了解决上述问题，NASA提出了SCPS方案，其中的SCPS-TP协议就是一个TCP增强传输技术，它通过“欺骗”“代理”的手段在应用层面实现了SCPS-TP协议，该协议模拟TCP协议的传输技术，并在TCP的头部使用了扩展的OPTIONS进行窗口扩大，RTT检测，快速重传等技术，解决了卫星网络TCP协议报文传输的速率瓶颈。

然而，上述加速方案存在以下缺陷：

1.SCPS-TP协议是基于TCP协议进行的改造，涉及到的技术原理非常多且复杂。

2.TCP协议技术一直在更新优化，任何TCP协议变动都可能会影响SCPS-TP协议的稳定性和性能，故该方案的可维护性差，需要实时跟进TCP协议的变动。

发明内容

本发明为解决现有卫星通信中TCP传输速率低，并且现有TCP加速方法复杂，可维护性差的技术问题，提供一种基于卫星通信的TCP加速方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于卫星通信的TCP加速方法，应用于卫星通信系统，所述卫星通信系统包括客户端、卫星、服务器和两个卫星猫，所述两个卫星猫分别为卫星猫一及卫星猫二，所述卫星猫一分别与客户端和卫星连接通信，卫星猫二分别与服务器和卫星连接通信；

所述卫星猫包括以下处理步骤：

步骤一、卫星猫通过iptables的DNAT命令,在内核Netfilter的PREROUTING链中将所有TCP报文的目的IP和目的端口转换为该卫星猫的IP和指定端口；

步骤二、卫星猫开启TCP的socket监听该卫星猫的指定端口，并通过该指定端口接收TCP报文；

步骤三、对于该指定端口接收到的任一TCP报文，卫星猫提取该TCP报文的源IP和源端口，并通过socket选项的SO_ORIGINAL_DST提取该TCP报文的原目的IP和原目的端口；

步骤四、卫星猫根据该接收到的TCP报文生成新TCP报文，然后获取并绑定本地空闲端口，向内核下发SNAT命令，在POSTROUTING链中将新TCP报文的源IP和源端口替换为步骤三所提取到的该TCP报文的源IP和源端口；

步骤五、卫星猫根据步骤三所提取到的该TCP报文的原目的IP和原目的端口，将新TCP报文发送到原目的IP和原目的端口对应的设备；

基于卫星猫的处理步骤，通过设置卫星链路的TCP参数来提高卫星链路的传输性能。

作为进一步优化，进行设置的卫星链路的TCP参数包括tcp_congestion_control。tcp_congestion_control用于设置卫星传输的拥塞算法。