[发明专利]用于确保以太网环境中UDP数据传输的公平性的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确保以太网环境中的用户数据报协议(UDP)数据传输的公平性的设备和方法，更具体地讲，涉及一种在基于以太网的环境(诸如互联网和内联网)中，在基于UDP的数据传输期间确保其他传输控制协议(TCP)连接和UDP连接的公平性的设备和方法。

背景技术

网络环境中的公平性是指确保当针对数据传输而连接的多个会话通过网络路径的瓶颈时，特定会话不专有地使用所述瓶颈，并且所述多个会话共享所述瓶颈以公平地执行数据通信。

以流(stream)的形式执行基于TCP的数据传输，已经使用基于TCP的数据传输本身的流控制机制和拥塞控制机制进行了各种尝试(诸如TCP Tahoe、TCP Reno和TCP Vegas)来确保公平性。然而，TCP的实施方案的特性(诸如3次握手以及和式增加/积式减少(AIMD)算法)导致由广域网(WAN)中彼此远离的终端引起的长往返时间(RTT)的缺点，并且随着包丢失增加，数据传输时间急剧增长。

为了克服TCP的这些缺点，正在尝试确保对UDP的可靠性，做出拥塞控制层，并使得能够在WAN中进行快速文件传输。与能够稍微确保公平性的TCP不同，UDP专用于实现接近于可用带宽的数据传输速率，从而相对缺乏确保公平性的尝试。另外，现有的用于确保公平性的基于UDP的数据传输协议没有显示出比TCP更好的确保公平性的传输和性能，或者难以实现。

图1是示出现有的基于UDP的数据传输系统的构造的框图。参照图1，基于UDP的数据传输系统的发送设备100包括UDP数据发送器110和UDP传输速率控制器120，接收设备200包括UDP数据接收器210和UDP接收数据信息提供器220。发送设备100的UDP数据发送器110对内存或文件的数据进行划分，将所述内存或文件的数据包含在UDP数据报中，并将所述数据报发送到接收设备200。接收设备200的UDP数据接收器210接收从发送设备100发送的数据报，UDP接收数据信息提供器220检查接收的数据报并将接收数据信息(诸如丢失的包和传输速率)发送到发送设备100。

发送设备100的UDP传输速率控制器120使用接收的接收数据信息计算最优UDP数据传输速率，从而使得能够以比TCP的传输速率更快的且接近于可用带宽的传输速率来进行数据通信。该方法不适合于确保公平性，这是因为仅仅从数据报丢失率来计算数据传输速率。

图2是示出用于在现有的基于UDP的数据传输协议中确保公平性的构造的框图。参照图2，接收设备200还包括作为用于确保公平性的组件的RTT计算器230、延迟时间估计器240和公平性确定器250。接收设备200的RTT计算器230基于从发送设备100发送的数据报来计算RTT，延迟时间估计器240使用计算的RTT估计队列延迟时间。如果即使在队列延迟时间增加时数据传输速率也没有减小，则公平性确定器250确定公平性恶化，并通过UDP接收数据信息提供器220将所述确定发送到发送设备100。

所述构造利用当路由器的缓冲器在数据包通过的网络路径的瓶颈处溢出时队列延迟时间增加的特性。在该构造中，发送设备100基于从接收设备200接收的信息减小传输速率，直到队列延迟时间恢复到正常状态，从而确保公平性。

这种使用队列延迟时间来确保数据传输的公平性的方法需要通过使用中的操作系统(OS)和实现语言来准确感测微小的增加量和减少量。为了估计队列延迟时间，RTT误差通常需要为10ms或更小，并且为了获得这样的小的允许误差，OS需要将队列延迟时间的计算调度为优先处理。

另外，在除C以外的语言(包括Java和Python)中开发的网络套接字程序显示出40ms或更多的误差，因此不能计算队列延迟时间。具体地讲，当诸如智能电话的装置具有较差的硬件性能和软件性能时，不能在应用层计算队列延迟时间。

发明内容

本发明在于提供一种用于确保以太网环境中的用户数据报协议(UDP)数据传输的公平性的设备和方法，所述设备和方法可使用低性能的硬件和软件来实现并且不需要操作系统(OS)支持对队列延迟时间的计算的调度。

本发明还在于提供一种存储用于执行确保以太网环境中的UDP数据传输的公平性的方法的程序的计算机可读存储介质，其中，所述方法可使用低性能的硬件和软件来实现，并且不需要OS支持对队列延迟时间的计算的调度。