一种非对称式网络传输协议设计方法技术

本发明专利技术涉及物联网网络传输领域，特别是涉及一种非对称式网络传输协议设计方法。该方法包括：建立包含参数Sack、参数Wcong的确认数据包，在数据包重传阶段，若受限制节点为发送端，令Wcong等于没有接收到的相应数据包序号，并将收到的数据包压入缓存中；接收端将参数Sack和Wcong发送至发送端；发送端接收参数Sack和Wcong后执行数据恢复算法；受限制节点为接收端，将S1中数据包的序号复制给Wcong，接收端接收到Wcong后判断是否存在3个Wcong相等，若存在，则执行数据恢复算法；否则中止。有效的解决了现阶段对称协议导致的通信效率低以及消耗能源过多的问题。

Design method of asymmetric network transmission protocol

The invention relates to the field of network transmission of the Internet of things, in particular to an asymmetric network transmission protocol design method. The method includes: establishing the confirmation data contains parameters Sack and Wcong parameters in the packet, the packet retransmission stage, if the restricted node is the sender, let Wcong equal to the corresponding data without the received packet number, and will receive the data packet is pressed into the cache; the receiver will send to send Sack and Wcong parameters terminal; sending the receiver parameters Sack and Wcong after the implementation of data recovery algorithm; restricted node for the receiving end, the data packet in the S1 serial number is copied into the Wcong, to determine whether there is equal to 3 Wcong, if there is the receiver Wcong, performs data recovery algorithm; otherwise abort. It effectively solves the problem of low communication efficiency and excessive energy consumption caused by the symmetrical protocol at the present stage.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网网络传输领域，特别是涉及一种非对称式网络传输协议设计方法。
技术介绍
物联网传感器节点一般具备一个或多个传感器，它们负责采集特定数据，并通过端到端的通讯方式将这些数据上报给互联网的终端主机。物联网中的节点主要由传感器节点、可路由节点和多协议网关3类组成。由于协议转换，多协议网关是性能的瓶颈。现如今，物联网网络传输层常用网络协议仍是沿用互联网的TCP/IP协议。然而，传感器节点造价低廉，处理和存储能力都非常有限，一般采用电池供电，且需要以有限的能量配置工作尽可能长的时间，IPv6所实现的直接互联无疑给能力低的节点带来了极大的消耗。在传统的互联网中，服务器节点和客户端节点也是非常的不同。大多的网络采用的都是用一个服务器节点连接多个客户端节点，即便两节点端有如此大的不同，传统网络采用的协议也是对称的，这样无疑阻碍了通信效率和消耗过多的能源。并且，由于传感器节点的能源有限性的特点，传感器低功耗一直是现在物联网络领域存在的难题，所以对称协议导致的通信效率低以及消耗能源过多的问题也需亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非对称式网络传输协议及其设计方法，以解决现阶段对称协议导致的通信效率低以及消耗能源过多的问题。本专利技术提供了一种非对称式网络传输协议设计方法，其包括：S1：设置并记录数据传输过程中发送的数据包的序号和；S2：建立包含参数Sack、参数Wcong的确认数据包，所述参数Sack代表数据传输过程中收到的数据包的序号和，所述Wcong参数用以调回没有收到的数据包序号组；S3：设置所述参数Sack的初始值；S4：非对称协议建立连接后，初始化拥塞窗口cwnd的值；S5：判断发送端收到接收端发送的Sack和所述发送的数据包序号和是否相等，若相等，进行S6；否则进行S7；S6：将所述拥塞窗口cwnd的值加倍，且记录所述确认数据包的返回时间Tack；S7：根据拥塞窗口cwnd设置慢启动阀值ssthresh；S8：判断拥塞窗口cwnd与慢启动阀值ssthresh的大小，若拥塞窗口cwnd小于慢启动阀值ssthresh且发生Tack超时，非对称协议执行慢启动算法，重新探测所述返回时间Tack的值；否则执行拥塞避免算法；S9：判断接收的序号和发送的数据包的序号是否相同，若相同，则终止；否则进行S10；S10：判断受限制节点为发送端还是为接收端：若受限制节点为发送端，则进行S11，若受限制节点为接收端，则进行S12；S11：令Wcong等于没有接收到的相应数据包序号，并将收到的数据包压入缓存中；接收端将所述参数Sack和Wcong发送至发送端；发送端接收所述参数Sack和Wcong后执行数据恢复算法；S12：将所述S1中数据包的序号复制给Wcong，接收端接收到Wcong后判断是否存在3个Wcong相等，若存在，则执行数据恢复算法；否则中止。在一些实施例中，优选为，所述拥塞避免算法包括：记录返回时间Tack后，拥塞窗口cwnd增加至cwnd的值与cwnd的值的倒数的和；发送端接收所述确认数据包后，拥塞窗口cwnd呈线性增长。在一些实施例中，优选为，所述数据恢复算法包括：S13：将拥塞窗口cwnd设置为慢启动阀值ssthresh与3的和；S14：判断受限制节点为发送端还是为接收端：若受限制节点为发送端，则进行S15，若受限制节点为接收端，则进行S16；S15：发送端接收到确认数据包后，将拥塞窗口cwnd增加3；S16：接收端接收到确认数据包后，判断是否发生超时重传，若发送当发生超时重传时，将拥塞窗口cwnd设置为1，慢启动阀值ssthresh设置为拥塞窗口cwnd的一半，并执行慢启动；否则执行拥塞避免算法。在一些实施例中，优选为，对于一个非对称协议连接，慢启动阀值ssthresh一般设置为65535个字节。在一些实施例中，优选为，所述S3中参数Sack的初始值为0。在一些实施例中，优选为，所述S7中将慢启动阀值ssthresh设置为拥塞窗口cwnd的一半。在一些实施例中，优选为，所述拥塞窗口cwnd呈线性增长为：拥塞窗口cwnd增加1。本专利技术实施例提供的非对称式网络传输协议设计方法，与现有技术相比，提出了包含参数Sack、参数Wcong的确认数据包，当受限制节点为发送端时，采取为服务器端开辟缓存的方式，减少因数据丢失，而带来的大量数据重传。受限制节点因数据丢失造成的大量数据重传现象，无疑会给受限制节点带来很大的能源损耗，所以采取这种方式来减少受限制接节点的发送。在一次轮回中，等待数据传送的结束后，为确认数据包添Wcong参数，来调回没有收到的数据段。当受限制节点为接收端时，由于并不清楚是丢包还是数据包乱序导致的没有的到预期的数据包，所以当Wcong有3个相等值时，即认为数据包丢失，此时立即将此确认数据包传送给发送方。因为若是由乱序产生的没有接收到预期的数据包，那么一般在Wcong有1或是2时，乱序的问题就会解决，而有三个Wcong时，数据包丢失的可能性就大大增加了。所以，就需要对丢失数据包进行重传，而非等到超时计时器发生超时。通过对确认数据包添加Sack和Wcong两个参数的设置，减缓数据的传输。并且重新设计的非对称式数据重传设计，进而更加验证了非对称式设计的优越性。因此，本申请不仅减少不必要的ACK的发送和接收，从而减缓了ACK发送和接收所带来的巨大耗电量，而且还降低了数据发送量和为能力高节点开辟缓存的方法，提高了网络通信的通信效率和延长受限制节点的使用寿命。有效的解决了现阶段对称协议导致的通信效率低以及消耗能源过多的问题。附图说明图1为本专利技术一个实施例中非对称式网络传输协议设计方法步骤示意图；图2为本专利技术一个实施例中非对称协议网络传输示意图；图3为本专利技术一个实施例中确认数据包示意图；图4为本专利技术一个实施例重传数据包中示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。针对现阶段对称协议导致的通信效率低以及消耗能源过多的问题，本专利技术提出了一种非对称式网络传输协议设计方法。如图1-4所示，其具体包括：本申请主要基于非对称式的通信思想为基础，对传输协议从初始化、拥塞避免、数据包重传和数据包快速恢复四个阶段对物联网传输协议进行了低能耗的设计，如图1、2所示，具体包括：A.初始化方案设计当数据开始传输时，如果发送端立即注入大量的数据到网络中，那么很可能引起网络的拥塞，由于并不清楚现在网络中的负荷状况。所以，在开始阶段，我们采用慢启动方式，其由小到大逐渐增大拥塞窗口数量的方法，起到了很好的网络探测作用。我们建立一个确认数据包，包含参数Sack，代表一轮传输收到数据包序号的和。如图3所示，当一个新的非对称协议ATP(Asymmetric Transport Protocol，非对称传输协议)建立连接后，拥塞窗口cwnd被初始化为1，即一个数据包(segement)的大小(这个数据包的大小可由对方决定，也可以是默认值，常用默认本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称式网络传输协议设计方法，其特征在于，包括：S1：设置并记录数据传输过程中发送的数据包的序号和；S2：建立包含参数Sack、参数Wcong的确认数据包，所述参数Sack代表数据传输过程中收到的数据包的序号和，所述Wcong参数用以调回没有收到的数据包序号组；S3：设置所述参数Sack的初始值；S4：非对称协议建立连接后，初始化拥塞窗口cwnd的值；S5：判断发送端收到接收端发送的Sack和所述发送的数据包序号和是否相等，若相等，进行S6；否则进行S7；S6：将所述拥塞窗口cwnd的值加倍，且记录所述确认数据包的返回时间Tack；S7：根据拥塞窗口cwnd设置慢启动阀值ssthresh；S8：判断拥塞窗口cwnd与慢启动阀值ssthresh的大小，若拥塞窗口cwnd小于慢启动阀值ssthresh且发生Tack超时，非对称协议执行慢启动算法，重新探测所述返回时间Tack的值；否则执行拥塞避免算法；S9：判断接收的序号和发送的数据包的序号是否相同，若相同，则终止；否则进行S10；S10：判断受限制节点为发送端还是为接收端：若受限制节点为发送端，则进行S11，若受限制节点为接收端，则进行S12；S11：令Wcong等于没有接收到的相应数据包序号，并将收到的数据包压入缓存中；接收端将所述参数Sack和Wcong发送至发送端；发送端接收所述参数Sack和Wcong后执行数据恢复算法；S12：将所述S1中数据包的序号复制给Wcong，接收端接收到Wcong后判断是否存在3个Wcong相等，若存在，则执行数据恢复算法；否则中止。...

【技术特征摘要】
1.一种非对称式网络传输协议设计方法，其特征在于，包括：S1：设置并记录数据传输过程中发送的数据包的序号和；S2：建立包含参数Sack、参数Wcong的确认数据包，所述参数Sack代表数据传输过程中收到的数据包的序号和，所述Wcong参数用以调回没有收到的数据包序号组；S3：设置所述参数Sack的初始值；S4：非对称协议建立连接后，初始化拥塞窗口cwnd的值；S5：判断发送端收到接收端发送的Sack和所述发送的数据包序号和是否相等，若相等，进行S6；否则进行S7；S6：将所述拥塞窗口cwnd的值加倍，且记录所述确认数据包的返回时间Tack；S7：根据拥塞窗口cwnd设置慢启动阀值ssthresh；S8：判断拥塞窗口cwnd与慢启动阀值ssthresh的大小，若拥塞窗口cwnd小于慢启动阀值ssthresh且发生Tack超时，非对称协议执行慢启动算法，重新探测所述返回时间Tack的值；否则执行拥塞避免算法；S9：判断接收的序号和发送的数据包的序号是否相同，若相同，则终止；否则进行S10；S10：判断受限制节点为发送端还是为接收端：若受限制节点为发送端，则进行S11，若受限制节点为接收端，则进行S12；S11：令Wcong等于没有接收到的相应数据包序号，并将收到的数据包压入缓存中；接收端将所述参数Sack和Wcong发送至发送端；发送端接收所述参数Sack和Wcong后执行数据恢复算法；S12：将所述S1中数据包的序号复制给Wcong，接收端接收到Wcong后判断是否存在3个Wco...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泾沙，张亚君，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11