[发明专利]一种基于FPGA的TCP协议高效数据确认的通信传输方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的TCP协议高效数据确认的通信传输方法，包括以下步骤：本地TCP协议栈接收到对端发送的TCP数据帧；计算TCP数据确认帧发送时间的最佳延时触发阈值和最佳接收缓冲区数据读取量触发阈值；对TCP数据确认帧进行发送判决；产生TCP数据确认帧并发送。本发明的一种基于FPGA的TCP协议高效数据确认的通信传输方法，针对TCP网络数据的传输特性，采用了对数据确认帧的三种发送判别方案，有效降低了TCP协议栈对大流量、高并发TCP数据流的处理难度并提升了TCP网络数据的传输效率。

技术领域

本发明涉及计算机通信领域，尤其涉及一种基于FPGA的TCP协议高效数据确认的通信传输方法。

背景技术

TCP协议是一种基于字节流的、可靠的、面向连接的传输层通信协议。其基于连接的数据传输属性使得通信过程中的每一个步骤都需要通信双方的相互确认才能顺利进行。然而，在实际通信过程中，联系通信双方的信道网络可能会具有多种实际情况，在并非特别差的网络通信中，大量繁复的确认指令既占用了网络带宽，又增加了通信终端的调度负载，会对通信的性能造成非常大的影响。

现有基于FPGA的协议栈中的TCP通信协议的数据确认操作是以单个数据包接收完成为触发返还确认帧而实现的。这种确认模式在通信网络质量较佳、数据流量较大的通信过程中会产生大量冗余的数据确认帧，既降低了链路的通信效率，又增加了协议栈的帧处理结构的复杂度和帧处理能力负荷量，而且也不利于协议栈处理具有大量并发连接的TCP数据通信。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中，TCP数据传输过程的数据确认机制效率过低问题，提供基于TCP的协议的高效数据确认的通信传输方法。本发明提供了一种基于FPGA的TCP协议高效数据确认的通信传输方法，针对TCP网络数据的传输特性，采用了对数据确认帧的三种发送判别方案，有效降低了TCP协议栈对大流量、高并发TCP数据流的处理难度并提升了TCP网络数据的传输效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于FPGA的TCP协议高效数据确认的通信传输方法，包括以下步骤：

本地TCP协议栈接收到对端发送的TCP数据帧；

计算TCP数据确认帧发送时间的最佳延时触发阈值和最佳接收缓冲区数据读取量触发阈值；

对TCP数据确认帧进行发送判决；

产生TCP数据确认帧并发送。

进一步地，本地TCP协议栈接收到对端发送的TCP数据帧时，根据TCP数据帧的内容或者网络缺省状况，以及当前TCP协议栈的数据处理能力状态，计算出TCP数据确认帧发送时间的最佳延时触发阈值和最佳接收缓冲区数据读取量触发阈值。

进一步地，计算出TCP数据确认帧发送时间的最佳延时触发阈值和最佳接收缓冲区数据读取量触发阈值，具体包括以下步骤：

a)根据接收的TCP数据帧的传输层协议中的时间戳选项字段，计算出当前传输连接的链路往返时间(RTT)，如果没有时间戳选项字段，根据网络缺省状况，将当前传输连接的链路往返时间设置为特定值；对当前协议栈的接收缓冲区的数据读取进行计数监控，获取接收缓冲区的数据读取平均速率；

b)根据得到的链路往返时间(RTT)以及当前网络传输的理论带宽(Rb)和帧间距(IFG)、的当前TCP协议栈上次通告的窗口大小(Wnd)和当前网络中最大帧长(MSS)，由下述公式

计算出最佳延时触发阈值(取非负的最小值)，其中“[x]”代表取整函数；

c)根据获取的缓冲区的数据读取平均速率(v)和(b)中的最佳延时触发阈值(T)，由下述公式

B＝v×T