[发明专利]传输层多路径通信方法及系统

说明书

本发明公开了一种传输层多路径通信方法及系统，其中，该方法包括：在网络协议的应用层和传输层之间部署MPTUP层；通过第一预设方式在连接发起方和连接接受方之间发起连接；连接发起方与连接接受方通过TCP连接进行数据通信，在连接发起方与连接接受方均支持MPTUP传输层多路径传输时，通过建立UDP子流发送和接收数据；连接发起方或连接接受方均可断开UDP子流；连接发起方或连接接受方停止MPTUP传输层多路径传输，以第二预设方式结束数据通信。该方法支持多路径传输，充分利用网络带宽资源，实现网络链路负载均衡，可以在端主机不支持MPTUP时使用标准TCP进行通信。

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及一种传输层多路径通信方法及系统。

背景技术

多路径传输技术可以有效利用网络带宽资源，实现网络链路负载均衡，提升网络传输的鲁棒性。多路径传输控制协议(MultiPath Transmission Control Protocol，简称MPTCP)是应用最为广泛、关注程度最高的多路径通信方法之一。国际互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force，简称IETF)在RTF 6824《TCP Extensions forMultipath Operation with Multiple Addresses》文档中提出了支持多路径操作的传输控制协议(Transmission Control Protocol，简称TCP)扩展MPTCP，用来支持传输层的多路径通信。在该方法中，端主机在传输层和网络层之间部署一个MPTCP层，用于支持传输层多路径通信；进行多路径通信时，首先建立主TCP连接，并通过三次握手过程中发送的报文所携带的TCP扩展字段交换身份认证所需信息，而后依次建立多条TCP子流。子流的建立、运行和拆除方式均与标准TCP相同，主流和每条子流都需要维护自己的发送窗口、拥塞窗口、发送缓存和接收缓存等。

MPTCP利用通信双方之间的多条路径，实现传输层的多路径通信，有效分散网络流量、充分利用网络带宽，有利于网络链路负载均衡，并在一定程度上应对单条路径失效带来的影响。MPTCP中的主流和子流都以TCP方式建立，主流和子流均需维护发送和接收窗口，子流的发送窗口滑动需要等待接收方确认，主流的发送窗口滑动需要等待所有子流发送窗口的滑动。而在实际场景中，不同子流所通过的物理路径通常有不同特征，比如手机在采用MPTCP通信时，一条子流通过WiFi传输，另一条子流通过3G/4G传输，WiFi链路的往返时延(Round-Trip Time，简称RTT)通常远低于3G/4G链路。子流在不同物理路径上传输时，RTT的差异会导致数据包乱序。而另一方面，MPTCP向应用层提供的是有序传输服务。为保证有序传输，低延迟链路子流传输的数据包需要“等待”高延迟链路子流传输的数据包到达后才能交付给应用层，即存在队列头部阻塞(Head-of-LineBlocking)问题。

队列头部阻塞问题会导致很多问题。首先，RTT小的子流要等待RTT大的子流，导致带宽利用不充分，进而降低MPTCP整体数据吞吐率；其次，队列头部阻塞问题发生后，MPTCP向应用层交付的数据包具有突发性，极大降低用户体验。

针对MPTCP的上述弊端，匈牙利德布勒森大学提出了网络层多路径通信库MPT。MPT在端主机的应用层之下、传输层之上增加了三个逻辑层，分别是TCP/UDP(User DatagramProtocol，用户数据报协议)隧道层、IP(Internet Protocol，互联网协议)隧道层和MPT层，端主机发送的报文依次通过TCP/UDP隧道层、IP隧道层到达MPT层，MPT层从多条UDP链路中选择一条进行转发。在MPT中，子流以UDP方式建立，试图避免MPTCP中子流管理复杂的问题。然而，在MPT中，端主机发送的报文需要穿越新增的三个逻辑层，并进行多次封装，无疑会增加传输延迟，降低应用吞吐率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。