[发明专利]一种多播TCP的架构方法及多播TCP系统

说明书

一个实现多播TCP的方法，其中一个多播TCP拥有单个TCP发送端和多个TCP接收端，一个TCP发送端与多个TCP接收端发送并和接收TCP数据包；来自不同接收端的每个TCP ACK标记有不同的标记，以标示该ACK来自哪个TCP接收端；使用多播树拓扑将数据包从发送端发送到所有接收端：在多播树中，根节点始终是发送端，而所有接收端始终是叶节点；多播树拓扑还可包括中间节点，而中间节点既不是发送端也不是接收端；一种特殊的中间节点是分支节点：分支节点复制来自发送端的TCP数据包并将复制的数据包发送给2个或更多接收端。TCP终端的标记是在“TCP选项”字段中实现的；该标记包括TCP多播ID(identifier)和TCP终端ID(identifier)。如果多播拓扑中有个分支节点，则在分支节点处设置一个特殊的TCP拥塞窗口，称为分支拥塞窗口；在分支节点的分支拥塞窗口负责该分支节点与一些叶节点之间的拥塞控制。

技术领域

本发明涉及多播（multicast），尤其涉及使用互联网进行通信的TCP多播机制的方法和系统。

背景技术

多播是一种在一个发送端和多个接收端之间进行通信的方法。在多播方式下，只有真正需要信息的成员会收到信息，其他主机不会收到。组播又称多目标广播、组播。在多播方式下，源主机只发送一份或多份数据，数据的目的地址是多播组地址；凡是属于该组的成员，都可以接收到一份原主机发送的数据的拷贝。

一个常见的多播应用是证券买卖。在证券交易所，针对每一支股票，卖出的订单簿必须多播到所有拥有同一股票买入的订单簿的机器，如此买卖订单匹配才能发生。第二个多播应用是区块链。正常区块链操作中的一必要步骤是共识流程。其中，每个节点都必须多播到同一区块链中的所有其他节点。

互联网上的常规数据通信使用TCP (transmission control protocol)，而多播只能用UDP (user datagram protocol)。原因是在当前的多播机制，有一个发送端和多个接收端。对于一个发送端，当前的TCP协议无法处理不同接收端的接收缓冲区丢包问题。当前的TCP协议也无法为多个接收端构建不同的ACK (acknowledgment)。

由于UDP无法提供可靠的通信，而证券交易和区块链则需要高度可靠的通信，所以这是个极需要解决的矛盾。

本发明涉及多播TCP的设立：其中，来自不同TCP接收端有不同的ACK。但本发明不涉及多播TCP会话的建立和/或拆除。

发明内容

本发明的各方面涉及多播TCP的方法和系统。一个多播TCP会话拥有单个发送端和多个接收端，一个发送端与多个接收端发送并和接收数据包。

根据本发明的一方面，来自不同接收端的每个ACK都将标记不同的标记，以标示该ACK来自哪个TCP接收端。

根据本发明的一方面，多播TCP会话使用多播树拓扑来将数据包从发送端发送到所有接收端。在多播树中，根节点始终是发送端，而所有接收端始终是叶节点。多播树拓扑还可以包括中间节点，而中间节点既不是发送端也不是接收端。一种特殊的中间节点是分支节点：分支节点复制来自发送端的数据包并将复制的数据包发送给2个或更多接收端。

根据本发明的一方面，如果多播拓扑中有个分支节点，则会在分支节点处设置一个特殊的拥塞窗口，称为分支拥塞窗口。在分支节点的分支拥塞窗口负责该分支节点与一些叶节点之间的拥塞控制，该分支节点负责复制数据包到这些叶节点。

根据本发明的一方面，对每个分支拥塞窗口，在根节点处设置一个对应的拥塞窗口，称为合并拥塞窗口：一个合并拥塞窗口对应于一个分支拥塞窗口。合并拥塞窗口负责根节点和相应分支节点之间的拥塞控制。

根据本发明的一方面，当多播树是星形拓扑时，所有拥塞窗口都位于根节点（发送端）上。在这种场景，多播TCP发送端为多播TCP会话中的每个接收端保持单独的拥塞窗口。这些拥塞窗口称为单端拥塞窗口。