[发明专利]基于UDP的可靠传输方法

说明书

技术领域

 本申请涉及一种网络传输方法，具体地，涉及一种基于UDP，且结合了TCP传输特点的可靠传输方法。

背景技术

目前，在设计网络数据传输方案时，常用到的有TCP（传输控制协议）传输方式和UDP（用户数据报文协议）传输方式。

TCP传输

TCP是一种基于连接的协议，在数据通信之前需要通信双方建立连接，事先为所发送的数据开辟好通道，然后，再进行数据发送。

TCP协议上规定类流控制，确保通信数据可靠、顺序到达目的地，因此有一个三次握手的要求。按照协议规范的要求，实现的路由设备提供相应的支持，并且尽量不丢弃TCP数据，实现协议的系统驱动层进行重发和滑动窗口控制，并且通过增加重发时间减少可能带来的网络堵塞问题。系统提供的API应用上，针对不同的链接分配独立缓冲区，进一步减少可能的丢包问题（由于缓冲区满造成数据无法接受引起数据包丢失问题）。

TCP所支持的协议包括Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)等。

UDP传输

UDP是面向非连接的(正式通信前不必与对方建立连接，不管对方状态就直接发送)，不能提供可靠性、流控、差错恢复功能。UDP用于一次只传送少量数据，可靠性要求低、传输经济等应用。

UDP没有三次握手的需求，网络设备在通信时，UDP数据拥有比TCP数据更高的优先通信权利，这点使得UDP数据在通信上更加的快速，但是当网络拥堵时，通信设备同样会优先丢弃UDP数据，这种设计方式会导致UDP数据出现丢失的问题，同时协议没有规定相应的流控制方式，自然也不会保证数据的顺序到达。在没有流控制的情况下，UDP数据可能出现丢失、乱序到达的问题，同样由于没有流控制，如果开发控制不当，可能导致数据风暴问题。在系统驱动实现上，由于所有的UDP数据接收时，使用共享的数据缓冲区，设置不当大小的缓冲区，可能会增加数据包的丢失问题，这个就是为什么UDP协议无法实现高并发的服务器原因所在。

UDP支持的应用协议：NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

但现有技术中，上述两种传输方法具有一定的缺陷，具体为：对于TCP传输，其速度慢、建立连接需要开销较多(时间，系统资源)、实时性较差。对于UDP传输，传输不可靠、在网络拥堵的情况下容易丢包、数据包无序、重传率高。

特别是在P2P网络中，由于TCP需要对方的IP和端口固定，且能直接访问，而在P2P网络中大部分情况都是，主机挂在交换机或路由器后面，映射出来的外网端口不是固定的，也不能被直接访问，所以，P2P网络大部分采用的都是UDP，而不是TCP。因此，如何能够结合两种网络传输协议的优点，形成一种新的网络传输协议，特别的，能够将这种网络传输协议应用在P2P等无法使用TCP网络传输协议的网络中，成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的基于UDP的可靠传输方法，使得该方法能够适用于P2P等UDP使用的网络, 既保证传输的效率，又降低了数据的重传率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于UDP的可靠传输方法，其特征在于：在UDP传输中，模拟TCP的3次握手，建立连接，具体为：

1）发送端向接收端发送SYN，告诉对方要和它建立连接，同时将自己的状态置为SYN_SEND；

2）当接收方收到SYN消息后，给对方回应ACK，同时在发一个SYN，并将自己的状态置为SYN_RECEIVED；

3）当发送端收到对方的回应ACK和SYN后，再给对方发送一个ACK，同时将自己的状态置为ESTABLISHED；

4）当接收端收到对方的回应ACK后，更新自己的状态为ESTABLISHED，至此双方建立连接。

优选地，在UDP数据传输时，采用如下步骤进行数据传输：

1）对于发送方和接收方，分别分配发送缓冲区和接收缓冲区，用来保存发送和接收的数据；

2）应用层将要传输的数据放到发送缓冲区中，当缓冲区满了，则停止放入，直到有空闲的缓冲区再继续放入；

3）网络层将缓冲区中的数据组上包头，按数据包序号逐个发出去，同时等待接收方回应ack；

4）接收方收到数据包，按照包的序号放到对应的缓冲区位置，并需要根据当前的缓冲区状态，计算出回应的ack_no，即ack序号，给对方回复一个ack消息；