一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法技术

本发明专利技术公开一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法，主要包括以下步骤：步骤(1)，在客户端与服务端上分别与需要加速的应用层服务之间建立SOCKS连接；步骤(2)，在服务端，根据配置文件配置加密方式和密码；步骤(3)在服务端，将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；步骤(4)在服务端，进行主循环，实现数据与应用层交互；步骤(5)在客户端，根据配置文件配置与服务器一致的密码和加密方式；(6)在客户端，将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；步骤(7)在客户端，进行主循环，实现数据与应用层交互。通过上述方法，既解决了TCP传输时延高的问题，又解决了UDP传输数据不可靠的问题，具有广泛的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法
本专利技术涉及属于通信软件
，具体涉及一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法。
技术介绍
随着近年来宽带速度大幅提升，目前关于网络传输的手段主要包括ARQ、TCP、UDP等。首先，自动重传请求(ARQ，AutomaticRepeat-reQuest)是OSI模型中数据链路层的错误纠正协议之一，它包括停止等待ARQ协议和连续ARQ协议，具有错误侦测、正面确认、逾时重传与负面确认继以重传等机制；其次，传输控制协议(TCP，TransmissionControlProtocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，数据链路层采用连续ARQ(UNA)协议，强调数据的安全性，不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接；另外，用户数据报协议(UDP,UserDatagramProtocol)是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。然而，对于TCP协议而言，为保证数据可靠其有下列缺点：慢，效率低，在传递数据之前要先建立连接，这会消耗时间；而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞机制等都会消耗大量时间。此外，对于UDP协议而言，UDP报文没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段等，可靠性较差，但是正因为UDP协议的控制选项较少，在数据传输过程中延迟小、数据传输效率高。随着全球视频直播业务、网络实时游戏业务快速增长，在跨国网络应用种，急需提供一种在UDP快速低时延的基础上，加上ARQ进行数据可靠性确认，而形成一种可靠的低时延的网络传输方法。
技术实现思路
本专利技术主要是提供一种解决在网络环境很差的场景下，TCP超时重传时延巨大的方法。首先，具有如下定义：conv:连接号、cmd:命令字、frg:分片、cwnd:接收窗口大小、ts:时间序列、sn:序列号、una:下一个可接收的序列号、len：数据长度。本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法。由于UDP本身是不可靠的，所以需要额外信息来保证传输数据的可靠性，因此，本方法在传输的数据上增加一个包头，用于实现ARQ技术，确保数据的可靠、有序，具体包括以下步骤：步骤1、在客户端与服务端上分别与需要加速的应用层服务建立SOCKS连接。步骤2、在服务端，根据配置文件配置密码，加密方式等；根据配置的目的地址，即需要与客户端通信的UDP地址，建立UDP通道；本机配置文件监听端口，即需要接受应用层数据的SOCKS地址，建立SOCKS连接；步骤3、在服务端，通过回调的方式将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；同时通过回调的方式将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列。步骤4、同时在服务端，进行主循环，将接收队列的数据拷贝写入至SOCKS连接端口；将待发送队列的数据，通过与客户端对接的UDP连接进行发送。步骤5、在客户端，根据配置文件配置与服务器一致的密码，加密方式等；并根据服务器地址，端口，采用ARQ技术向服务端建立UDP通道；根据配置文件监听本地端口，即建立的SOCKS地址，用于接收用户应用流量或实现全局流量代理。步骤6、在客户端，通过回调的方式将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；同时通过回调的方式将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列，此步骤与步骤3完全一致，都是基于对客户端与服务器UDP通道上的数据进行处理。步骤7、同时在客户端，进行主循环，将接收队列的数据拷贝写入至SOCKS连接端口；将待发送队列的数据，通过与服务端对接的UDP连接进行发送，此步骤与步骤4逻辑一致。进一步的技术方案是，所述步骤3和步骤6中将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列，包括以下步骤：A、根据待发送数据大小与本地窗口大小、远端窗口大小，对接收到的数据进行分片，并将数据拷入待发送缓冲队列。B、根据封装4种报文类型的报文头，并将发送缓冲队列的数据拷贝至待发送队列。其中报文头参数详细定义如下：B-1，conv(conversation)，4字节，会话标识。由于UDP不是面向连接的，因此本方法自己实现了一套会话机制。conv由客户端随机生成，之后客户端和服务端交互的conv值均一致，以此来标识两个节点之间的通信是一个会话。B-2.cmd(command)，1字节，是标识本方法的报文类型。有以下ACK报文、数据报文、探测窗口报文、响应窗口报文4种。B-3.frg(fragment)，1字节，分段序号。本方法有两种模式，一种是stream模式，一种是message模式。当为stream模式时，frg的值始终为0；当为message模式时，传输的数据大小超过MTU限制，会被分成多个包，通过frg来标识不同包的序号，使得在不知道包到达的先后顺序的情况下也能够通过frg字段来重新按照顺序组装成原始数据。B-4.wnd(window)，2字节，窗口大小，自己(发送当前包的终端)能够接收数据量，窗口大小可以为0，当为0时，在发送数据前会进行探测窗口大小的操作。B-5.ts(timestamp)，4字节，当前毫秒时间戳。B-6.Sn(sequencenumber)，4字节，包序号，该包序号为当前会话中的序号，从0开始。B-7.una，4字节，表示此编号前所有的包都已收到。B-8.len，4字节，数据部分的长度。C、校验发送队列的数据是否需要是否需要重新发送，并更新滑动窗口位置。更进一步，其中，判断报文是否需要重传的方法包括：方法一、超时重传。根据配置的加速类型设置报文超时时长，如果发送队列的报文在设置的超时时长内未收到ACK报文或下一个可接受的序列号确认则重发报文。方法二、快速重传。根据ACK报文和下一个可接受的序列号确定报文被跳过的次数，如果该报文之后2个报文已经收到ACK确认，且una仍为当前报文，则知道该报文被跳过2次，认为该报文丢失，此时不用等待超时，直接重新发送该报文。例如，发送端发送了1,2,3,4,5几个包，然后收到远端的ACK:1,3,4,5，当收到ACK3时，发送端知道2被跳过1次，收到ACK4时，知道2被跳过了2次，此时可以认为2号丢失，不用等超时，直接重传2号包，大大改善了丢包时的传输速度方法三、选择重传。本专利技术每个报文需要有单独的ACK报文，且都带有下一个可接受的序列号。所以即使部分ACK报文丢失，也能精确的定位到对端待接收的报文，只需重发真正丢失的报文。进一步的技术方案是，所述步骤4和步骤7中所述将待发送队列的数据，通过UDP连接进行发送包括以下步骤：一、通过FEC编码器对发送队列的报文进行编码。二、生成校验和并根据配置的加密方法对发送队列的报文进行加密。三、将加密之后的的数据采用UDP的方式进行发送。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法，其特征在于，包括以下配置步骤：步骤(1)，在客户端与服务端分别与应用层服务建立SOCKS连接；步骤(2)，在服务端，根据配置文件配置加密方式和密码；步骤(3)在服务端，通过回调的方式将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；同时通过回调的方式将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列；步骤(4)，在服务端，进行主循环，将接收队列的数据拷贝写入至SOCKS连接端口；将待发送队列的数据通过与客户端对接的UDP连接进行发送；步骤(5)，在客户端，根据配置文件配置与服务器一致的密码和加密方式；根据服务器地址和端口采用ARQ手段向服务端建立UDP通道，根据配置文件监听本地端口，即建立的SOCKS地址；步骤(6)，在客户端，将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；同时将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列；步骤(7)，在客户端，进行主循环，将接收队列的数据拷贝写入至SOCKS连接端口；将待发送队列的数据，通过与服务端对接的UDP连接进行发送。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法，其特征在于，包括以下配置步骤：步骤(1)，在客户端与服务端分别与应用层服务建立SOCKS连接；步骤(2)，在服务端，根据配置文件配置加密方式和密码；步骤(3)在服务端，通过回调的方式将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；同时通过回调的方式将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列；步骤(4)，在服务端，进行主循环，将接收队列的数据拷贝写入至SOCKS连接端口；将待发送队列的数据通过与客户端对接的UDP连接进行发送；步骤(5)，在客户端，根据配置文件配置与服务器一致的密码和加密方式；根据服务器地址和端口采用ARQ手段向服务端建立UDP通道，根据配置文件监听本地端口，即建立的SOCKS地址；步骤(6)，在客户端，将UDP网络侧接收到的数据进行处理并暂存入接收队列；同时将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列；步骤(7)，在客户端，进行主循环，将接收队列的数据拷贝写入至SOCKS连接端口；将待发送队列的数据，通过与服务端对接的UDP连接进行发送。


2.根据权利要求1所述的一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(6)中将监听的SOCKS接收到的本地数据进行处理，并暂存入待发送队列，包括以下步骤：首先，根据待发送数据大小与本地窗口大小、远端窗口大小，对接收到的数据进行分片，并将数据拷入待发送缓冲队列；其次，根据待发送数据的类型，封装4种报文类型的报文头，并将发送缓冲队列的数据拷贝至待发送队列；最后，校验发送队列的数据是否需要重新发送，并更新滑动窗口位置。


3.根据权利要求2所述的一种基于ARQ和UDP协议的TCP网络加速方法，其特征在于：所述报文包括数据报文、ACK报文、探测窗口报文和响应窗口报文；报文头内容共20字节，其中包括所述的字节包括连接号、命令字、分片、接收窗口大小、时间序列、序列号、下一个可接收的序列号、数据长度。


4.根据权利要求2所述的一种基于ARQ和UDP协议的TCP...

【专利技术属性】
技术研发人员：段春明，周正军，
申请(专利权)人：成都云智天下科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51