[发明专利]在物理传输介质中断时改善TCP数据传输进程的方法

说明书

本发明涉及一种在物理传输介质中断时改善TCP数据传输进程的方法。 

当前，许多数据通信应用，如互联网连接或EMAIL，通常都将传输控制协议(TCP)与互联网协议(IP)同时使用。 

TCP是一关于数据是如何在通信参与者，通常是计算机，之间交换的协定(协议)。所有现代计算机的操作系统都熟知TCP并且将其用于与其他计算机间的数据传输。其是互联网协议族的成员之一，互联网的基础。与无连接UDP(用户数据表协议)不同，TCP在一网络连接的两个端点(接口)之间构建一虚拟信道。数据可以在此信道上双向传输。在大多数情况下，TCP依赖于IP(互联网协议)，这就是为什么经常有TCP/IP协议这样的说法。其位于OSI参考模型的第四层。 

需要被传输的数据被分成小的分组(IP数据分组)并被传输。TCP标准所定义的原理保证在传输中丢失的分组以及没有被确收的分组会被重新传输。 

 如图2所示，根据TCP原理，一个数据接收设备，即所谓的客户端10，以及一个数据提供设备，即所谓的服务器12间的连接发生。客户端10发起连接并从服务器12提取数据。服务器12使得数据可用并负责将数据全部传送至客户端10。为了建立一个连接，客户端首先向服务器12传送一个请求消息，SYN。服务器12通过一确认消息SYN ACK作出应答。客户端10继而类似的发出一确认消息ACK。在建立一个TCP连接的过程中，用到了一种所谓的三向握手。希望建立连接的通信参与者，在此即客户端10，向另一方发送一个带有一个序列码的SYN分组(从同步)。在此过程中，这些序列码对于为一个完整的传输作按照正确顺序的且无重复的备份是重要的。问题是一个分组的SYN比特被设置在分组报头中。起始序列码可以是任何码——通常是依据各TCP实现而产生的随机选择的码。 

目标设备，在此是服务器12，接收该分组并送上一单独的SYN分组作为对该起始序列码的回答，该单独的分组也同样是随机的且独立于客户端10的起始序列码的。同时，所述服务器通过将客户端的序列码加一以对该第一SYN分组进行确收并将其在报头的ACK部分送回。客户端10最终通过将其自身的ACK分组发送至服务器来对该SYNACK分组进行确收。该进程也被称为“前向确收”。连接就这样建立了。 

在此时连接建立且服务器向客户端发送预定义数量的数据分组。数据分组的数量是在客户端与服务器此前在建立连接时商定的。这样数据分组传送完毕后，在此为数据n和数据n+1，客户端通过一额外的”ACK”消息作为响应，在此为ACK n+2，并借此 给出下次希望接受哪些数据分组这样的信息。服务器12等待此来自客户端的“ACK n+2”消息。当服务器接收到该“ACK n+2”消息后，服务器向客户端10传送下一组数据分组。 

图3和5中示出了TCP连接的中断。如果，例如，服务器12在一个预定义的等待时间段Tw内没有接收到该“ACK n+2”消息，则所述服务器再次传送上一个没有被客户端确收的数据分组，即本例中的数据n+1。此包括等待以及在必要时重复发送数据分组的程序被多次重复。客户端10的等待数据时间随着重复次数的增加而增长。典型的是，服务器12在开始时等待“ACK n+2”消息几秒(例如2至3秒)。继而，由于等待时间段通常在两次重复之间加倍，因此会将等待时间段Tw增加大约一分钟。 

图4表示了连接断开的控制，连接断开的发生于连接建立相似。不同于SYN比特，这里使用FIN比特，该比特为客户端10指出再没有数据发自服务器12。对该分组的确收由客户端10通过ACK完成。FIN分组的接收者最后代表自己发送一个FIN分组，该分组也被确收。 

尽管实际上使用了四向，在断开连接时还是三向握手，因为从服务器至客户端的ACK和FIN操作被归类为一向。此外，缩短的时间方法是可能的，在此种方法中，ACK以及FIN被精确地打包于同一分组内，就像建立连接时那样。报文段最大生存时间(MSL)是指一个报文段在其被抛弃前能够在网络上停留的最长时间。 

当一个通信订户在一个移动通信网络上使用一个数据通信应用时，例如Email，数据连接被中断的概率远高于例如在固定网络上建立的数据连接。当移动通信网络上的数据连接被中断时，即使物理信道在中断发生后立刻可用，数据连接也一直会处于中断状态直到TCP的重复程序有效并且数据传输被重复。