数据交换协议UDT-Sat制造技术

数据交换协议UDT-Sat，该协议是实施在UDP协议之上的应用层协议，完成应用层大容量数据块的安全可靠稳定的传输。在传输的过程中，每个大容量数据块分割成若干个小的数据包，直接发生到接收端或者通过中间节点转发到接收端，接收方收到数据后，将数据包组装成完整的原数据内容，UDT-Sat规定了数据封装、路由和组装的规则。能提供端对端的流量控制和差错控制，为数据的安全可靠传输提供了一个通道。UDT-Sat协议针对卫星通信环境的特点对传输的效率进行了优化，使得能够获得比TCP更高的产出率，同时在地面网络中能够保持高效。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及及一种数据交换模型，具体涉及无法进行布线、必须使用无线或卫星这样的环境中一个数据交换协议UDT-Sat。
技术介绍
：针对无法进行布线、必须使用无线或卫星这样的环境，我们设计实现了一个数据交换协议UDT-Sat，该协议是实施在UDP(UserDatagramProtocol，RFC768)协议之上的应用层协议，完成应用层大容量数据块(或文件)的安全可靠稳定的传输。在传输的过程中，每个大容量数据块(或文件)分割成若干个小的数据包，直接发生到接收端或者通过中间节点转发到接收端，接收方收到数据后，将数据包组装成完整的原数据内容，UDT-Sat规定了数据封装、路由和组装的规则。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供数据交换协议UDT-Sat，它能提供端对端的流量控制和差错控制，为数据的安全可靠传输提供了一个通道。UDT-Sat协议针对卫星通信环境的特点对传输的效率进行了优化，使得能够获得比TCP更高的产出率，同时在地面网络中能够保持高效。UDT-Sat使用基于滑动窗口的机制进行流量控制，采用负反馈机制进行差错控制。本专利技术采用以下技术方案：针对无法进行布线、必须使用无线或卫星这样的环境中高延迟和高错误率(与有线相比)的数据交换模型，该协议是实施在UDP(UserDatagramProtocol，RFC768)协议之上的应用层协议，完成应用层大容量数据块的安全可靠稳定的传输。在传输的过程中，每个大容量数据块分割成若干个小的数据包，直接发生到接收端或者通过中间节点转发到接收端，接收方收到数据后，将数据包组装成完整的原数据内容，UDT-Sat规定了数据封装、路由和组装的规则。UDT-Sat协议是一个应用层的协议，提供端对端的流量控制和差错控制，为数据的安全可靠传输提供了一个通道。UDT-Sat协议针对卫星通信环境的特点对传输的效率进行了优化，使得能够获得比TCP更高的产出率，同时在地面网络中能够保持高效。UDT-Sat使用基于滑动窗口的机制进行流量控制，采用负反馈机制进行差错控制。滑动窗口描述了数据发送方的数据缓冲区中能够发送数据的大小，发送方发生的数据不能超出这个范围，而当发送的数据没有被确认需要发送端进行重传。这个窗口称为拥塞控制窗口cwnd。窗口有以下三种变化方式：(1)窗口合拢：当窗口从左边向右边靠近的时候，这种现象发生在数据被发送和确认的时候。(2)窗口张开：当窗口的右边沿向右边移动的时候，这种现象发生在接受端处理了数据以后，发送端发送了更多的数据。(3)窗口收缩：当窗口的右边沿向左边移动的时候，一般是发生拥塞以后缩减拥塞窗口所致。拥塞控制过程将根据网络的状况对拥塞控制窗口cwnd进行调整，使得尽量充分利用网络资源但不会发生拥塞。拥塞控制的另一个重要的目标是能够保证多个连接的公平性以及对其它协议的友好性。UDT-Sat中需要计算两个重要的变量用于拥塞控制：网络带宽估计值和网络拥塞状态。本专利技术具有以下有益效果：能提供端对端的流量控制和差错控制，为数据的安全可靠传输提供了一个通道。UDT-Sat协议针对卫星通信环境的特点对传输的效率进行了优化，使得能够获得比TCP更高的产出率，同时在地面网络中能够保持高效。附图说明：为了易于说明，本专利技术有下述的具体实施及附图作以详细描述。图1是本专利技术中SNACK缓存状态图；图2是本专利技术中SNACK状态图。具体实施方式：本具体实施方式采用以下技术方案：拥塞控制过程将根据网络的状况对拥塞控制窗口cwnd进行调整，使得尽量充分利用网络资源但不会发生拥塞。拥塞控制的另一个重要的目标是能够保证多个连接的公平性以及对其它协议的友好性。UDT-Sat中需要计算两个重要的变量用于拥塞控制：网络带宽估计值和网络拥塞状态。a)估计网络带宽：UDT-Sat中的带宽估计在接收端进行。带宽估计值表示了当前能够达到的产出率,可以用在判断拥塞状态算法中，也用于拥塞控制中。由于在数据包传递的方向上，瓶颈链路基本处于饱和状态，接收端接收到数据包的间隔更接近于瓶颈链路传输一个数据包所需要的时间，因此可以用来更准确的估计链路带宽。设在接收端tk时刻到达的数据包携带的数据量为dk，则有实时带宽估计值bk和使用指数平滑得到带宽估计值BWE分别为：bk=dktk-tk-1---(1)]]>BWEk=α*BWEk-1+(1-α)(bk+bk-1)2---(2)]]>α为平滑因子。b)分辨网络拥塞：应用层协议无法直接获取网络是否发生拥塞或误码，不能区分分组的拥塞丢失和随机丢失，无法直接判断拥塞状态。UDT-Sat协议通过观测RTT的变化来做近似的判断。网络从空闲到饱和再到发生拥塞，在路径上传递数据包的往返时间RTT需要经历一个从恒定不变到慢慢增加的过程。最小的RTT一般记为BaseRTT,它完全由通信节点的距离来决定，数据包在传递过程中不发生延迟。UDPSat直接计算在瓶颈路径上积累的数据包的个数来衡量拥塞的程度：N＝BWE*(RTT–BaseRTT)＝Diff*BaseRTT如果N大于等于预设值β，则认为网络处于拥塞状态，此时发生的丢包认为是拥塞丢包，否则认为网络尚未饱和，此时发生的丢包认为是误码造成的。c)拥塞控制算法：拥塞控制过程中，除了使用估计的带宽值和拥塞状态值，还需要计算RTT。协议中在返回的ACK中复制了发送数据报文的时间戳，这样当确认数据的ACK到达时便可以计算往返时间，由此可以获得最小往返时间RTTmin，同时可以计算平均RTT及其标准偏差以便判断超时。UDT-Sat的拥塞控制算法使用被称为“线性增加、加速递减”(AIMD,AdditiveIncreaseandMultiplicativeDecrease)的方式更新拥塞窗口cwnd。其中包括互相关联的四个过程：慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。慢启动：慢启动(Slow-Start,SS)算法用于在连接建立初期使UDT快速增大cwnd，达到网络容量极限。源端使用状态变量慢启动门限ssthresh来保存它试探出的网络容量。链接建立时，初始化cwnd为1，ssthresh为某预设常数(由操作系统决定)，源端可以发送一个分组。在每收到一个新确认后，cwnd增加1，这时源端可以再发送两个分组。在一个RTT内，源端发送了cwnd个的分组，相应地会收到cwnd个的确认，cwnd将增大为原来的两倍。因此在慢启动阶段，cwnd呈指数级增长，每个RTT增大一倍。如果在SS阶段源端发现分组丢失，则认为这时cwnd过大，ssthresh＝cwnd/2，是试探出的网络容限。同时设cwnd为ssthresh，即将cwnd大小折半，源端进入拥塞避免阶段。拥塞避免：在拥塞避免(CongestionAvoidance,CA)阶段，UDT-Sat认为当前的cwnd已经超过了网络容限，不能继续快速增大cwnd，而是应该以较慢的速度增大。在CA阶段，每个RTT本文档来自技高网...

【技术保护点】
数据交换协议UDT‑Sat，其特征在于该协议是实施在UDP协议之上的应用层协议，完成应用层大容量数据块的安全可靠稳定的传输；在传输的过程中，每个大容量数据块分割成若干个小的数据包，直接发生到接收端或者通过中间节点转发到接收端，接收方收到数据后，将数据包组装成完整的原数据内容，UDT‑Sat规定了数据封装、路由和组装的规则。

【技术特征摘要】
1.数据交换协议UDT-Sat，其特征在于该协议是实施在UDP协议之上的应用层协议，完成应用层大容量数据块的安全可靠稳定的传输；在传输的过程中，每个大容量数据块分割成若干个小的数据包，直接发生到接收端或者通过中间节点转发到接收端，接收方收到数据后，将数据包组装成完整的原数据内容，UDT-Sat规定了数据封装、路由和组装的规则。
2.根据权利要求1所述的数据交换协议UDT-Sat，其特征在于数据交换协议UDT-SatUDT-Sat协议是一个应用层的协议，提供端对端的流量控制和差错控制，为数据的安全可靠传输提供了一个通道；UDT-Sat协议针对卫星通信环境的特点对传输的效率进行了优化，使得能够获得比TCP更高的产出率，同时在地面网络中能够保持高效；UDT-Sat使用基于滑动窗口的机制进行流量控制，采用负反馈机制进行差错控制。
3.根据权利要求2所述的数据交换协议UDT-Sat，其特征在于滑动窗口描述了数据发送方的数据缓冲区中...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：安徽中杰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34