CN106330406A - 一种基于tcp的数据传输方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于TCP的数据传输方法及装置，涉及通信技术领域，用以解决现有技术中TCP拥塞窗口不必要地减小，大大降低数据传输速度和带宽利用率的问题。所述方法包括：发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；所述发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，发送端设备确认网络未拥塞，使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。

Description

一种基于TCP的数据传输方法及装置
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种基于TCP的数据传输方法及装置。
背景技术
在无线网络中，基于TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)的数据传输一般存在较高丢包率、乱序率和延迟抖动，导致TCP发送端常常收到来自接收端的多次重复ACK而进行数据包的快速重传，或者由于重传定时器超时进行数据包的超时重传。不仅如此，由于数据包没有完全到达对端，发送端还会认为此时网络状态拥塞，因而剧烈降低拥塞窗口，而以较小的报文发送速率进行数据重传。
然而，大多数情况下，数据包只是由于网络传输稳定性的原因延迟到达接收端，并非真正发生了网络拥塞，发送端不必要地降低拥塞窗口会不必要地降低数据传输速度和带宽利用率。
针对TCP拥塞窗口常常不必要地减小，从而降低了数据传输速度和带宽利用率的问题，现有技术中并无有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于TCP的数据传输方法及装置，用以解决现有技术中TCP拥塞窗口不必要地减小，大大降低数据传输速度和带宽利用率的问题。
一方面，本发明提供一种基于TCP的数据传输方法，包括：发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；所述发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，发送端设备确认网络未拥塞，使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。
可选的，所述发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数包括：所述发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，将所有重传报文的字节数进行累加。
可选的，所述发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数包括：所述发送端设备接收所述接收端设备的接收确认消息，所述接收确认消息中携带所述接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号；所述发送端设备根据所述结束序列号与所述起始序列号之差，确定所述接收确认消息对应的报文的字节数；所述发送端设备将各所述接收确认消息对应的报文的字节数相累加，以获取所述接收总字节数。
可选的，所述报文发送参数包括拥塞窗口和慢启动门限。
可选的，所述数据重传的过程包括：从一次快速重传开始到所述快速重传结束；或者从一次超时重传开始到所述超时重传结束。
另一方面，本发明还提供一种基于TCP的数据传输装置，包括：统计单元，用于在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；获取单元，用于获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；确认和发送单元，用于数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，确认网络未拥塞，使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。
可选的，所述统计单元，具体用于在向所述接收端设备进行数据重传的过程中，将所有重传报文的字节数进行累加。
可选的，所述获取单元包括：接收模块，用于接收所述接收端设备发送的接收确认消息，所述接收确认消息中携带所述接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号；确定模块，用于根据所述结束序列号与所述起始序列号之差，确定所述接收确认消息对应的报文的字节数；累加模块，用于将所述确定模块确定的各所述接收确认消息对应的报文的字节数相累加，以获取所述接收总字节数。
可选的，所述报文发送参数包括拥塞窗口和慢启动门限。
可选的，所述数据重传的过程包括：从一次快速重传开始到所述快速重传结束；或者从一次超时重传开始到所述超时重传结束。
本发明实施例提供的基于TCP的数据传输方法和装置，发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，能够统计重传报文的发送总字节数，并获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数，数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，说明所有重发的报文接收端都已经收到，网络并未拥塞，所以使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。这样，在TCP数据传输过程中，即使发生了数据重传，发送端设备也会通过比较发送总字节数与接收总字节数进一步确定是否真的发生了网络拥塞并使用，从而避免了报文发送参数不必要地减小，有效提高了数据传输速度和带宽利用率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于TCP的数据传输方法的一种流程图；
图2是本发明实施例提供的基于TCP的数据传输方法的另一种流程图；
图3是本发明实施例提供的基于TCP的数据传输方法的又一种流程图；
图4是本发明实施例提供的基于TCP的数据传输装置的一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于TCP的数据传输方法，包括：
S11，发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；
S12，所述发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；
S13，数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，发送端设备确认网络未拥塞，使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。
本发明实施例提供的基于TCP的数据传输方法，发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，能够统计重传报文的发送总字节数，并获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数，数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，说明所有重发的报文接收端都已经收到，这种收包概率说明网络并未拥塞，所以使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。这样，在TCP数据传输过程中，即使发生了数据重传，发送端设备也会通过比较发送总字节数与接收总字节数进一步确定是否真的发生了网络拥塞，从而避免了报文发送参数不必要地减小，有效提高了数据传输速度和带宽利用率。
可选的，报文发送参数为发送端设备进行报文发送时的一些参数设置，可以包括拥塞窗口和慢启动门限等。其中，拥塞窗口为在一个RTT((Round-TripTime，往返时延)内可以最多发送的数据包数，是发送端设备根据发送端根据网络的拥塞程度预设的。而慢启动门限则表示发送端设备报文发送报文速率增长的一个拐点。具体来说，最初的TCP在连接建立成功后会向网络中发送大量的数据包，这样很容易导致网络中路由器缓存空间耗尽，从而发生拥塞。因此新建立的连接不能够一开始就大量发送数据包，而只能根据网络情况逐步增加每次发送的数据量，以避免拥塞现象的发生。发送端设备发送报文的速率增长的拐点即为慢启动门限。
一般的，网络状况良好的情况下，发送端TCP会以较高的报文发送参数，如拥塞窗口和慢启动门限等，进行报文发送。但当协议栈进入快速重传或超时重传时，发送端设备会认为发生了网络拥塞而以较小的报文发送参数进行数据重传。但很多情况下，并非真正发生了网络拥塞，因此降低报文发送参数很可能是没必要的。为了进一步鉴别是否真正发生了网络拥塞，发送端设备可以先记录下数据重传之前的报文发送参数，对数据重传过程中发送和接收的数据流量进行比较。
可选的，步骤S11中，发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数可包括：发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，将所有重传报文的字节数进行累加。例如，在本发明的一个实施例中，发送端设备需要向接收端设备重传数据包3、数据包4、数据包5，假如数据包3的大小为1024字节，数据包4大小为4096字节，数据包5大小为516字节，则本次数据重传过程中，重传报文的发送总字节数为1024+4096+516＝5636字节。
以上，发送端设备统计了在一次数据重传过程中，发送的重传报文的总字节数。而对于接收端收到的重复报文的总字节数，发送端设备可以通过接收端设备反馈的接收报文消息来获取。具体的，在步骤S12中，发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数可包括：
所述发送端设备接收所述接收端设备的接收确认消息，所述接收确认消息中携带所述接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号；
所述发送端设备根据所述结束序列号与所述起始序列号之差，确定所述接收确认消息对应的报文的字节数；
所述发送端设备将各所述接收确认消息对应的报文的字节数相累加，以获取所述接收总字节数。
举例说明，在本发明的一个实施例中，TCP接收端在收到报文后，会向发送端设备反馈接收确认消息，例如ACK报文。发送端设备对每个到来的ACK报文检测其中是否携带D-SACK(Duplicate Selective Ackowledgement，重复选择确认)选项。其中，D-SACK是RFC2883提出的一种对TCP的SACK选项的扩展标准，允许在TCP的第一个SACK块携带接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号。如果检测到ACK报文中携带D-SACK选项，则提取D-SACK选项中携带的接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号，二者相减得到接收端收到的重复报文的字节数，并将每次ACK报文反馈的重复报文字节数累加到D-SACK确认的字节数变量。这个过程持续到本次数据重传结束，从而得到接收端设备收到的重复报文的接收总字节数。
需要说明的是，所述数据重传的过程可以为从一次快速重传开始到所述快速重传结束，也就是发送端设备从连续接收到预设次数(例如3次)重复ACK而启动快送重传起，到本次快速重传结束退出recovery状态止；或者从一次超时重传开始到所述超时重传结束，也就是从发送端设备的重传定时器超时进入超时重传状态起，到本次超时重传结束退出recovery状态止。
在步骤S13中，在一次数据重传结束后，可以将接收总字节数与发送总字节数进行比较，如果接收总字节数大于或等于发送总字节数，说明本次的重传的报文接收端全部收到了至少2次，网络情况良好，并未发生拥塞，没有必要按照网络拥塞的应对措施调低报文发送参数，因此可以恢复使用数据重传之前记录的报文发送参数继续发送报文，有效提高了网络的数据传输速度和带宽利用率。
下面通过具体实施例对本发明提供的基于TCP的数据传输方法进行详细说明。
图2所示为TCP发送端设备发送报文的处理流程，图3所示为TCP发送端设备接收报文的处理流程。
如图2所示，TCP发送端设备进行报文发送时，主要包括如下步骤：
201、若发送端收到3次重复ACK，启动快送重传或者由于重传定时器超时而进入超时重传状态；
202、清零重传字节数累计变量和D-SACK确认字节数累计变量；
203、记录下当前的拥塞窗口和慢启动门限，同时将该记录值设置为合法；
204、减小拥塞窗口和慢启动门限，从发送队列选择报文发送；
205、对每一个发送的报文，检查是否为重传报文；如果是，执行步骤206，如果否执行步骤207；
206、累计重传报文的字节数；
207、执行TCP协议原有流程。
如图3所示，TCP发送端设备进行报文接收时，主要包括如下步骤：
301、发送端设备收到接收端设备反馈的ACK报文；
302、检查是否带有D-SACK信息。若有，执行步骤303；否则，进入步骤305。
303、检查记录的拥塞窗口和慢启动门限是否有效，若有效，执行步骤304，否则执行步骤305；
304、累加D-SACK确认的字节数，执行步骤305；
305、判断此刻发送端是否已经退出了快速重传或超时重传后的recovery状态。若是，执行步骤306，若否，执行步骤309；
306、比较D-SACK累加的字节数和重传报文累计的字节数，若D-SACK累加的字节数大于或等于重传报文累计的字节数(网络中存在多个代理服务器时可能会出现大于的情况)，说明网络不拥塞，执行步骤307，否则执行步骤309；
307、将拥塞窗口和慢启动门限恢复成之前记录的值，修正这次不正确的降窗；
308、将重传字节数累计变量和D-SACK确认字节数累计变量清零，将记录拥塞窗口和慢启动门限合法标志设置为不合法，为下一次D-SACK修正拥塞窗口流程准备。
309、继续原有TCP输入处理流程。
相应的，如图4所示，本发明的实施例还提供一种基于TCP的数据传输装置，包括：
统计单元41，用于在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；
获取单元42，用于获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；
确认和发送单元43，用于数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，确认网络未拥塞，继续使用之前的报文发送参数发送报文。
本发明实施例提供的基于TCP的数据传输装置，在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计单元41能够统计重传报文的发送总字节数，获取单元42能够获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数，确认和发送单元43能够在数据重传结束后，所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，确认网络未拥塞，并使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。这样，在TCP数据传输过程中，即使因为数据重传过程中使用了较低的报文发送参数进行数据重传，发送端设备也会通过比较发送总字节数与接收总字节数进一步确定是否真的发生了网络拥塞，是否需要恢复使用数据重传之前的报文发送参数进行报文发送，因而避免了报文发送参数不必要地减小，有效提高了数据传输速度和带宽利用率。
可选的，统计单元41，具体可用于在向所述接收端设备进行数据重传的过程中，将所有重传报文的字节数进行累加。
可选的，获取单元42具体可包括：
接收模块，用于接收所述接收端设备发送的接收确认消息，所述接收确认消息中携带所述接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号；
确定模块，用于根据所述结束序列号与所述起始序列号之差，确定所述接收确认消息对应的报文的字节数；
累加模块，用于将所述确定模块确定的各所述接收确认消息对应的报文的字节数相累加，以获取所述接收总字节数。
可选的，所述报文发送参数包括拥塞窗口和慢启动门限。
可选的，所述数据重传的过程包括：从一次快速重传开始到所述快速重传结束；或者从一次超时重传开始到所述超时重传结束。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种基于TCP的数据传输方法，其特征在于，包括：
发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；
所述发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；
数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，所述发送端设备确认网络未拥塞，使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数包括：
所述发送端设备在向接收端设备进行数据重传的过程中，将所有重传报文的字节数进行累加。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端设备获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数包括：
所述发送端设备接收所述接收端设备的接收确认消息，所述接收确认消息中携带所述接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号；
所述发送端设备根据所述结束序列号与所述起始序列号之差，确定所述接收确认消息对应的报文的字节数；
所述发送端设备将各所述接收确认消息对应的报文的字节数相累加，以获取所述接收总字节数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述报文发送参数包括拥塞窗口和慢启动门限。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据重传的过程包括：
从一次快速重传开始到所述快速重传结束；或者
从一次超时重传开始到所述超时重传结束。
6.一种基于TCP的数据传输装置，其特征在于，包括：
统计单元，用于在向接收端设备进行数据重传的过程中，统计重传报文的发送总字节数；
获取单元，用于获取所述接收端设备接收到的重复报文的接收总字节数；
确认和发送单元，用于数据重传结束后，在所述接收总字节数大于或等于所述发送总字节数的情况下，确认网络未拥塞，使用数据重传之前的报文发送参数发送报文。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述统计单元，具体用于在向所述接收端设备进行数据重传的过程中，将所有重传报文的字节数进行累加。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：
接收模块，用于接收所述接收端设备发送的接收确认消息，所述接收确认消息中携带所述接收端收到的重复报文的起始序列号和结束序列号；
确定模块，用于根据所述结束序列号与所述起始序列号之差，确定所述接收确认消息对应的报文的字节数；
累加模块，用于将所述确定模块确定的各所述接收确认消息对应的报文的字节数相累加，以获取所述接收总字节数。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述报文发送参数包括拥塞窗口和慢启动门限。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据重传的过程包括：
从一次快速重传开始到所述快速重传结束；或者
从一次超时重传开始到所述超时重传结束。
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