[发明专利]一种基于UDT协议的高速网络可靠传输的控制方法

说明书

本发明属于高速网络数据传输技术领域，具体为一种在高速网络中基于UDT协议的可靠传输的控制方法。本发明首先在发送方添加ACK控制包计数器和丢失重传列表两个功能部件；ACK控制包计数器用于对具有相同ACK序列号的控制包进行统计，以便确认重传数据包的时间；丢失重传列表用于记录发送方已经重传但是还没有被ACK控制包确认过的丢失数据包的序列号；控制传输的具体步骤为：发送方启动ACK控制包计数器，获取接收到ACK的统计信息；通过统计ACK控制包计数器的信息，估测重传的数据包是否发生丢包现象，根据所设阈值确定重新重传数据包的时间：本发明可以减轻链路的拥塞状态，并做到及时重传，不会对传输的速度产生较大幅度的影响。

技术领域

本发明属于高速网络数据传输技术领域，具体涉及一种在高速网络中基于UDT协议的可靠传输的控制方法。

背景技术

随着高速网络的发展，传统的TCP传输协议随着RTT传输时延和丢包的增加，TCP数据流并没有占满可用带宽，而此时基于UDP的传输协议具有更大的传输优势，一方面基于UDP的传输协议传输代价更小、速度快、资源消耗更少，可以获得较高的吞吐量；另一方面，基于UDP的应用层传输协议可以调整流控和拥塞控制机制使之更适合当前网络的传输特性以最大效率的利用高速网络的传输带宽。当然由于UDP协议是不可靠的传输协议，不提供数据包的分组、组装以及乱序到达处理的功能，应用层协议想要实现可靠的文件传输功能需要在UDP协议之上实现可靠性。

UDP-based data transfer(UDT)协议是一个基于UDP的应用层传输协议，UDT协议是一个传输协议的框架，应用程序可以调用UDT协议的提供的API实现可靠的文件传输功能，UDT协议将基于速率的拥塞控制机制和基于窗口的流控机制相结合，一方面速率控制可以更新发送分组的时间间隔，控制当前发送数据包的发送速率，另一方面基于窗口的流控机制解决了突发流量时数据包缓存的问题，并且限制未接收到应答的数据包的个数。

UDT协议中，每一个数据包都有一个序列号，接收方对接收到的数据周期性的触发ACK控制包确认已收到的数据包。接收方会发送两种类型的ACK控制包，一种是由定时器发出的常规ACK控制包，包含RTT、确认序号、预估链路带宽等信息，另一种是light ACK，为了减少处理时间，只包含确认序号，用于在高速网络环境中及时更新ACK确认信息。

接收方和发送方都维持了一个数据结构丢失链表用于存储丢失包的序列号，当出现丢包现象时，接收方会发送NAK控制包给发送方，在NAK控制包中有检测到的丢失数据包的序列号，发送方在收到NAK控制包之后，将控制包中的序列号加入到丢失列表中，优先发送丢失列表中的数据包，丢失的数据包发送之后将其序列号从发送方丢失列表中删除，接收方接收到重传的数据后，将此数据包的序列号从接收方的丢失列表中删除。

当重传的数据丢失时，接收方无法判断数据包是否再次发生了丢包，不会发送重复的NAK控制包，发送方将丢失列表中的数据发送完之后，会继续发送正常的数据包，也没有对数据包有可靠性的控制。在高速网络的环境中，UDT发送方将接收窗口中可发送的数据包发送完后，一直没有收到对丢失数据包的ACK确认控制信息，等待一段时间后启动超时重传，从未确认的数据包开始重传数据包，发送速度从0开始增长。

UDT协议在处理丢包的时候，只重传丢失的数据包，这样做可以省去不必要的数据包重传，提高网络上带宽的有效利用率，但是一旦启动超时重传，因为超时的原因并不知道，会从未确认的数据包开始重传，这对传输速度有很大的影响，特别是在高速网络环境中，传输速度无法占满可用带宽。这种由于重传数据的可靠性而引发的超时重传是可以避免的，因为在发送方窗口中的数据未发送完之前，发送方会收到接收方发送的具有相同ACK序列号的控制包，特别是light ACK控制包，light ACK控制包与发送方发送的数据包数量有关。相同的ACK序列号意味着有数据包丢失了并且重传的数据接收方也没有收到，此时发送方需要进一步的可靠性控制，防止超时重传对传输速度的影响。