一種基于udp的可配策略數(shù)據(jù)傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，屬于網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，TCP / IP協(xié)議體系是普遍采用的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)。其中UDP是面向無連接的協(xié)議，效率雖然高，但不可靠；TCP是面向連接的協(xié)議，可靠性高，但效率低。由于TCP和UDP傳輸層協(xié)議本身存在實時性和可靠性之間的矛盾，再加上實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性，無法直接使用現(xiàn)有的UDP或者TCP協(xié)議，就必須根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰匦略O(shè)計符合業(yè)務(wù)傳輸特點的應(yīng)用層傳輸協(xié)議。TCP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)編程中得到了廣泛的應(yīng)用，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無差錯傳輸，但需以復(fù)雜的傳輸控制和較大的網(wǎng)絡(luò)開銷為代價。對于一些帶寬有限的信道，例如無線信道，或者傳輸數(shù)據(jù)量較大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，該協(xié)議會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率低下。UDP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，它有著數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延低、資源開銷小、支持組播通信方式、支持對等的通信方式等特點，但由于協(xié)議本身的不可靠，導(dǎo)致傳輸?shù)男畔⒖赡軄G失。為了保證數(shù)據(jù)信息的實時可靠傳輸，需要在應(yīng)用層進行適當(dāng)?shù)膽?yīng)用層傳輸格式設(shè)計，實現(xiàn)對報文的重發(fā)機制，保證基于UDP的協(xié)議能實現(xiàn)可靠傳輸。目前很難找到一種通用的基于UDP的可靠傳輸方法，不能夠在各種項目中直接使用；在針對特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下往往需要針對環(huán)境的特性進行傳輸方法的編碼，不能夠通過簡單調(diào)整傳輸策略及可滿足新的傳輸信道需求，且不能夠?qū)崿F(xiàn)只通過單端策略調(diào)整來達到收發(fā)雙方的策略匹配，不利于軟件的快速開發(fā)、快速調(diào)整和維護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種基于UDP的可配策略數(shù)據(jù)傳輸方法，本方法中將傳輸需要的部分策略抽象出來，形成策略配置文件，用戶根據(jù)實際使用的網(wǎng)絡(luò)傳輸信道需求，有針對性地修改滿足該信道的傳輸策略。
[0004]本方法在數(shù)據(jù)傳輸之前，自動從策略配置文件中讀取用戶配置的策略信息，包括報文傳輸模式、報文壓縮策略、報文重傳次數(shù)、報文超時時間、單包發(fā)送長度、發(fā)送窗口個數(shù)、主動報文延時等策略。
[0005]若傳輸數(shù)據(jù)量大且具有可壓縮性，用戶可將壓縮策略配置為壓縮傳輸，則在數(shù)據(jù)傳輸前先將數(shù)據(jù)按照指定的壓縮算法進行數(shù)據(jù)壓縮，壓縮完成后再根據(jù)實際配置進行分包發(fā)送；接收端在收到所有數(shù)據(jù)包后對數(shù)據(jù)進行重組，重組完成后根據(jù)指定壓縮算法進行解壓縮處理。
[0006]若應(yīng)用方式為點對點通信且傳輸信道穩(wěn)定則采用單包發(fā)送模式，對每一包數(shù)據(jù)進行應(yīng)答，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸；若應(yīng)用方式為點對多點的組播/廣播通信模式，則采取單任務(wù)發(fā)送模式，發(fā)送端將本次要發(fā)送的數(shù)據(jù)全部發(fā)送，接收端再收到所有數(shù)據(jù)\或超時等情況下進行單任務(wù)應(yīng)答，由此減少往返確認交互的報文。在進行單任務(wù)模式傳輸時，若接收端未正確完成接收，則向發(fā)送端發(fā)送丟失報文的序號集，請求重傳。接收端匯總所有丟失包集，對丟失包進行重傳，如此反復(fù)，直到到達最大重傳次數(shù)則停止。當(dāng)達到最大重傳次數(shù)還沒有完成接收時，則判定本次傳輸任務(wù)失敗。
[0007]單包數(shù)據(jù)長度與信道特性密切相關(guān)，根據(jù)信道的通信質(zhì)量和特性，設(shè)置一個信道最優(yōu)單包長度，由此來提升數(shù)據(jù)傳輸效率。
[0008]利用多發(fā)送窗口技術(shù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，采用多個窗口進行發(fā)送，節(jié)省了傳輸報文及確認報文在網(wǎng)絡(luò)信道中的傳輸時間，在單包模式下能夠成線性地提高發(fā)送效率。
[0009]在無線信道或者條件苛刻的信道下傳輸數(shù)據(jù)時，信道的時延非常大，且處理數(shù)據(jù)的能力有限，如果不對發(fā)送數(shù)據(jù)進行有限控制，則可能存在大量數(shù)據(jù)報文丟失，效率低下的問題。在此種信道下，適當(dāng)?shù)剡M行主動延時發(fā)送，反而能夠大大提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
[0010]本方法中將單包超時時間間隔策略存放在報文頭中，當(dāng)用戶根據(jù)信道實際情況修改超時時間時，只需要修改發(fā)送端的配置，而不需要更改接收端的策略配置，接收端根據(jù)報文頭中的超時間隔時間進行自動調(diào)整，使得策略的修改變得更加靈活簡單。
[0011]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)傳輸信道環(huán)境發(fā)生變化時，用戶不需要重新修改軟件代碼，只需要修改策略配置文件中的對應(yīng)策略就可以滿足實際使用需求，傳輸策略可靈活配置；數(shù)據(jù)傳輸可適應(yīng)帶寬、窄帶信道，穩(wěn)定、高時延信道；數(shù)據(jù)傳輸策略只需要修改發(fā)送端，數(shù)據(jù)接收端動態(tài)適應(yīng)發(fā)送端的策略。
【附圖說明】
[0012]圖1、本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)傳輸模型中的位置。
[0013]圖2、本發(fā)明傳輸協(xié)議結(jié)構(gòu)體。
[0014]圖3、標(biāo)識頭及報文類型定義。
[0015]圖4、單任務(wù)數(shù)據(jù)交互流程示意圖。
[0016]圖5、單窗口發(fā)送示意圖。
[0017]圖6、多窗口發(fā)送示意圖。
【具體實施方式】
[0018]根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次的劃分，網(wǎng)絡(luò)傳輸模型分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層4層，本發(fā)明主要是在UDP傳輸層之上添加一個自定義的可靠傳輸控制層(參見圖1)。用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活可配以及可靠傳輸，最終提供一個簡單數(shù)據(jù)收/發(fā)接口供應(yīng)用層使用，形成一個通用數(shù)據(jù)傳輸方法。
[0019]本方法提出一種基于UDP的數(shù)據(jù)傳輸方法，在UDP數(shù)據(jù)報文基礎(chǔ)之上疊加一個傳輸控制頭(參見圖2)。為簡化應(yīng)用層的使用，本協(xié)議實現(xiàn)后，用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時只需要將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)直接交付給本協(xié)議模塊，指定其發(fā)送目的地址和端口即可，而不需要再做任何的數(shù)據(jù)傳輸控制。
[0020]本協(xié)議中的標(biāo)識頭和報文類型字段的取值(參見圖3):標(biāo)識頭用來識別是否本協(xié)議報文的第一個判別鍵，目前暫時使用0xFC、0xFD這兩個取值，OxFD表示當(dāng)前的報文是經(jīng)過壓縮后的報文，OxFC表示當(dāng)前的報文是非壓縮的報文。如果接收端接收到的報文標(biāo)識頭不是0xFC、0xFD這兩個取值，則認為不是當(dāng)前協(xié)議內(nèi)的正確報文，予以丟棄。
[0021]關(guān)于報文類型的設(shè)計，本協(xié)議中對于傳輸數(shù)據(jù)有兩種模式可供選擇，一種是單包發(fā)送模式，一種是單任務(wù)發(fā)送模式。對于單包發(fā)送模式，接收端需要對每一個報文都進行確認應(yīng)答才認為是正確接收。對于單任務(wù)模式則不必要對每一個報文都進行應(yīng)答，而是發(fā)送端按照一定的發(fā)送速率進行任務(wù)內(nèi)的所有分包發(fā)送，接收端在收到數(shù)據(jù)后進行統(tǒng)一應(yīng)答。當(dāng)接收端正確接收到所有的數(shù)據(jù)報文時，發(fā)送0x21 (單任務(wù)成功確認報文)。當(dāng)接收端收到最后一個序號的報文或者已經(jīng)超時無后續(xù)報文的情況下，通過查閱接收任務(wù)列表中的數(shù)據(jù)情況，向發(fā)送端發(fā)起0x22 (單任務(wù)重傳請求報文)，報文有效數(shù)據(jù)載荷中填寫的是需要重傳的報文序號列表。發(fā)送端收到重傳請求后，將需要重傳的包進行重傳(參見圖4)。
[0022]協(xié)議中的報文號是一個由兩個字節(jié)組成的整形數(shù)字，從O— 65535循環(huán)使用，該字段針對應(yīng)用層發(fā)送過程進行計數(shù)，如果應(yīng)用層要發(fā)送一個大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交互協(xié)議部分需要進行分包發(fā)送，但是所有分包中的報文號是同一個序號，表示這些包同屬于一個完整的報文，這樣便于在同一個端口上同時發(fā)送處理多種數(shù)據(jù)時進行報文區(qū)分，接收端在接收到數(shù)據(jù)時根據(jù)發(fā)送端IP地址、發(fā)送端端口號、報文號共同決定本數(shù)據(jù)屬于那一個報文，保證反向重組報文時的正確性。
[0023]當(dāng)前報文序號和當(dāng)前報文總包數(shù)都是一個4個字節(jié)的整形數(shù)字(若單包長度為1024字節(jié)的情況下，理論上本方法可一次實現(xiàn)4T數(shù)據(jù)的傳輸)，當(dāng)一個大數(shù)據(jù)報文進行分包發(fā)送時，當(dāng)前報文總包數(shù)用來記錄本次分包后的包個數(shù)，報文序號則是表示當(dāng)前的報文是分包后的第幾個子分包報文，接收端收到的分包報文總個數(shù)等于當(dāng)前報文總包數(shù)時，則表示已經(jīng)全部收到了所有報文，而當(dāng)前報文序號的作用在于判別某些包是否是重復(fù)包，以及在最終反組包時對報文進行正確排序重組，糾正因網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致的數(shù)據(jù)亂序情況的出現(xiàn)。
[0024]超時時間由一個字節(jié)表示，其取值范圍為0—255，單位為秒。校驗碼完成對當(dāng)前包中所有數(shù)據(jù)進行循環(huán)校驗，判斷數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中是否損壞。報文長度由兩個字節(jié)組成，表示當(dāng)前單包報文的數(shù)據(jù)總長度，因此單個數(shù)據(jù)包的長度不超過65535個字節(jié)。
[0025]在軟件的使用過程中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會有不同的變化需求，在某