[发明专利]IP网络应用加速系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机科学中的网络技术，特别是涉及通过IP网络应用加速来实现广域网中数据的快速准确传输。

背景技术

IP网络应用加速是指在现有广域网带宽的基础上，通过一定技术手段为通过广域网连接企业核心网络的远程客户提供更高的信息资源访问效率和应用性能。

随着互联网技术的快速发展和应用的普及，由于大公司和机构的网络应用系统和数据中心的集中化部署，以及网络应用系统的实时性的要求，对网络应用性能优化技术和产品出现了强烈需求。例如，为了节省成本，越来越多的公司和机构将应用系统集中部署、集中管理，异地的分支机构和办公人员，则通过VPN和Web方式，实现信息系统的远程操作和使用。但是这种应用模式却常常由于网络延迟等问题，导致应用系统使用速度较慢，甚至无法使用。目前已有的加速方法主要有：

(1)数据流量压缩。采用特定的压缩方法，通过对要发送的数据进行先压缩后发送的方式，在接收方对其进行先解压缩再提交，从而减少网络中实际传输量，达到减少传输时间、减少带宽的目的。然而，这种方法增加了发送和接收两端的数据处理时间，并且对于少量的或者已经压缩过的数据，该方法不能有效提高整体传输效率。

(2)增加服务器的专用性。以提高web应用的响应速度为目标，将CPU密集型的重复任务从服务器中卸载下来，使其执行既定任务，包括内容服务和请求服务，从而提高服务器整体效率。这种方法将服务器分为前端和后端服务器，在增加硬件成本的同时，其任务调度策略本身也影响服务器性能。

(3)针对特定应用的加速技术。该类技术旨在提高基于TCP的应用软件性能，通过快速建立连接来消除TCP建立连接的往返时间，从而加快诸如HTTP应用的那些只需要短暂通信的连接建立过程。因此，该方法通用性较差，不能满足广域网中的各种应用需求。

这些加速方法均以硬件为基础，较高的成本不适合小型分支机构和家庭办公人员，通用性不强使其无法在广域网中广泛使用。本申请基于以上考虑，发明了一种新型的IP网络加速系统。

发明内容

本发明以提高广域网中数据传输速度为目标，设计并实现一种从应用协议加速、冗余数据处理和传输优化三个层次对HTTP、FTP、SMTP、POP3等IP网络应用进行加速的系统。

本发明的实现方案为，IP网络应用加速系统分为应用协议加速子系统、冗余数据处理子系统和传输优化子系统，其中：

1.应用协议加速子系统的主要功能是对应用协议进行优化。该子系统所具备的功能模块有：

(1)协议管理模块。该模块主要负责对接收到的数据包进行分类。对于建立连接的数据包，采用优化的传输协议建立数据连接。对于拆除连接的数据包，则拆除相应数据连接。对于应用层数据，则交由相应协议应用加速模块。

(2)HTTP应用加速模块。该模块在对象缓存方面对HTTP应用进行优化。主要负责对象缓冲区的维护和更新。对于在对象缓冲区中的数据，该模块检查服务器相应更新对象的时间属性，如果可用，用户可直接读取，无需服务器的重复发送。如果不可用，或者数据不在对象缓冲区中，该模块通过转发请求到服务器以获取该对象，在发送给用户的同时，更新对象缓冲区。

(3)FTP应用加速模块。该模块主要从目录缓存和目录预取两个方面对FTP在应用层进行加速。目录缓存是指缓存每次控制连接访问的所有目录，这样对同样目录进行多次访问只需一次跨越广域网的数据连接即可。目录预取是指收到一个目录的内容后，对该目录的下一级子目录进行预取，进而加快访问速度。

(4)SMTP和POP3应用加速模块。该模块主要根据SMTP和POP3协议中的包含用户登录信息的数据包获得相应服务器的域名，通过域名服务器的域名解析之后，建立数据通信管道，并且对认证数据进行存储，以减少协议跨越广域网的交换次数。

2.冗余数据处理子系统主要负责对冗余数据的判定、标识和恢复。为此，该系统维护一个冗余数据缓存区，该缓存区中存放冗余数据和其对应的标识，冗余数据按照固定大小的块存放，与其对应的标识由32位的弱校验和和128位的强校验和组成。此外，该系统所具备的功能模块有：

(1)冗余数据判定模块。该模块将数据按照固定大小分块，首先计算数据块的弱校验和，并与冗余数据缓存区中的标识进行匹配，如果该弱校验和不存在于标识中，则判定该数据为冗余数据。如果该弱校验和存在于标识中，则继续计算该数据块的强校验和，如果该校验和不存在于标识中，则判定该数据为冗余数据，反之判定为非冗余数据。对于判定为非冗余的数据，下次匹配将从当前数据块的第二个字节，即向前滚动一个字节，开始重复上述过程。