專(zhuān)利名稱(chēng)：基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)編碼(Network Coding)是網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的一項(xiàng)前沿科技，網(wǎng)絡(luò)編碼理論一經(jīng)提出，就引起了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界廣泛的關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合編碼和路由的信息交換技術(shù)，在傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的路由方法基礎(chǔ)上，接收節(jié)點(diǎn)對(duì)接收的多個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，增加單次傳輸?shù)男畔⒘?，從而提高網(wǎng)絡(luò)整體性能。網(wǎng)絡(luò)編碼可以廣泛應(yīng)用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(自組織網(wǎng)絡(luò))，傳感器網(wǎng)絡(luò)、P2P (端到端)內(nèi)容分發(fā)、分布式文件存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。TCP (傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP在保證可靠性上，采用超時(shí)重傳和捎帶確認(rèn)機(jī)制。 由于無(wú)線鏈路的網(wǎng)絡(luò)狀況比較差，丟包率比較高，應(yīng)用傳統(tǒng)的TCP協(xié)議，需要重傳大量的數(shù)據(jù)包，有時(shí)某些數(shù)據(jù)包已經(jīng)被信宿收到了，但是從信宿傳到信源的ACK (確認(rèn)字符)傳輸失敗，信源需要重傳同樣的數(shù)據(jù)包，浪費(fèi)了帶寬。因此在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用TCP協(xié)議效果并不好，為了改善TCP協(xié)議的質(zhì)量，在傳輸層采用網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸。通過(guò)在傳輸層增加一個(gè)編碼窗口，可以改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇螖?shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法。一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法，包括協(xié)議模型和協(xié)議描述
協(xié)議模型
在傳輸層，修改TCP協(xié)議的反饋機(jī)制，提出一種傳輸層網(wǎng)絡(luò)編碼算法。該算法在傳輸層增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口，即傳輸層維護(hù)兩個(gè)窗口 TCP窗口和網(wǎng)絡(luò)編碼窗口。網(wǎng)絡(luò)編碼窗口接受TCP窗口數(shù)據(jù)包將其緩存到緩存區(qū)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口收到若干數(shù)據(jù)包后，產(chǎn)生指定數(shù)目編碼數(shù)據(jù)包，將其傳遞到網(wǎng)絡(luò)層。這樣明顯降低數(shù)據(jù)包重傳的次數(shù)，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。編碼數(shù)據(jù)包包括NCheader、TCP header>DATA mixed,其中，NC header為網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭，TCP header為正常的TCP報(bào)頭，DATA mixed為編碼數(shù)據(jù)；
網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭包括Start、End > Num> Coefficient,其中，Start表示參與編碼的原始數(shù)據(jù)包的起始序列號(hào)，End表示參與編碼的最后一個(gè)原始數(shù)據(jù)包的下一個(gè)數(shù)據(jù)包的序列號(hào)，Num表示這段數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送編碼數(shù)據(jù)包的次數(shù)，Coefficient表示編碼向量；
二、協(xié)議描述
應(yīng)用聯(lián)合分塊網(wǎng)絡(luò)編碼，定義編碼窗口的大小為B，B=m*k，其中m表示數(shù)據(jù)塊分成的小塊的個(gè)數(shù)，k表示每個(gè)小塊包含的數(shù)據(jù)包數(shù)，每個(gè)小塊最多傳輸t次，其中t = n/m,規(guī)定η=Β/ρ，ρ為從信源到信宿的丟包率；信源端在網(wǎng)絡(luò)編碼窗口產(chǎn)生一個(gè)編碼數(shù)據(jù)包傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，最終發(fā)送到信宿端，當(dāng)信宿端收到了這個(gè)編碼數(shù)據(jù)包，提取NC header,然后，計(jì)算編碼矩陣的秩，并將秩作為Num域，連同start和end作為ACK的一部分發(fā)送出去，作為對(duì)剛收到的編碼數(shù)據(jù)包的反饋；當(dāng)信宿端網(wǎng)絡(luò)編碼窗口某些塊的數(shù)據(jù)包能夠解碼時(shí)，傳遞給TCP窗口，同時(shí)清空網(wǎng)絡(luò)編碼窗口中的數(shù)據(jù)包，否則繼續(xù)緩存編碼數(shù)據(jù)包。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)傳輸t次后，某小塊仍然不能解碼，令這個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包和下一個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包一起進(jìn)行編碼，當(dāng)傳輸2t次后，如果這兩個(gè)小塊也不能解碼，則將前三個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包一起進(jìn)行編碼，傳輸3t次，以此類(lèi)推，直至m個(gè)小塊也不能進(jìn)行解碼，以后就發(fā)送這m個(gè)小塊的編碼數(shù)據(jù)包。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，如果某個(gè)或某些小塊能夠解碼，解碼后，發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)塊，此時(shí)，更新數(shù)據(jù)包序列號(hào)，設(shè)置Start=end, end = end+m, Num=O,重新發(fā)送新的數(shù)據(jù)塊。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，信源端處理來(lái)自信源的數(shù)據(jù)包,來(lái)自接收端的ACK，`計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)包的起始序列號(hào)SEQ和Start的差值為Differ ；
1.設(shè)置Start= O, End = k, Num = O, k是每個(gè)小塊包含的數(shù)據(jù)包數(shù)；
2.當(dāng)如下事件發(fā)生時(shí)，處理事件，否則，等待；
3.來(lái)自TCP源的要發(fā)送的數(shù)據(jù)；
(a)如果是請(qǐng)求連接的控制數(shù)據(jù)包，把它傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，繼續(xù)等待；
(b)如果是要傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)包，將該原始數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)；
4.如果網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)η彡End- Start，并且Num〈End-Start-I進(jìn)行如下操作，否則等待；
(a)生成一個(gè)從Start到End的原始數(shù)據(jù)包的線性組合的編碼數(shù)據(jù)包；
(b)Num++;并將Start、End和Num以及編碼系數(shù)組成一個(gè)編碼數(shù)據(jù)包報(bào)頭，將該報(bào)頭附到TCP報(bào)頭上，作為一個(gè)TCP數(shù)據(jù)包傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層；
5.如果網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)η彡End-Start，并且Num彡End-Start-I;
(a)Start 不變，End = End+k ；
(b)返回4；
6.如果是來(lái)自接收端的ACK,提取出Start,End和Num,查看接收端的系數(shù)矩陣的秩
Num;
(a)如果Num〈End- Start將TCP buffer中的序列號(hào)為Start + differ的原始數(shù)據(jù)包清除，返回4;
(b)如果Num = End - Start;
(i)清空網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中從Start到End的數(shù)據(jù)包；
(ii)清除TCPbuffer中的序列號(hào)為start + differ原始數(shù)據(jù)包;
(iii)Start = End , End =End + k,返回 4。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，信宿端
I.如果有來(lái)自信宿的ACK;
如果是控制數(shù)據(jù)包，用于連接管理，則直接傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，繼續(xù)等待；2.如果是來(lái)自信源的packet;
(a)提取網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭中的Start，End，編碼向量；
(b)將編碼向量加入到編碼矩陣中，求出編碼矩陣的秩；
(C)如果編碼矩陣的秩不變，丟棄該數(shù)據(jù)包，同時(shí)從編碼矩陣中將該數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)刪除，向信源發(fā)送一個(gè)ACK;
(d)如果編碼矩陣的秩Num增加I; (i)如果Num〈End- Start,將編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分加入到編碼窗口；
(ii)如果Num= End - Start ,將編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分加入到編碼窗口，應(yīng)用高斯消去法，獲得原始數(shù)據(jù)包，將原始數(shù)據(jù)包傳遞給TCP窗口，然后清空編碼窗口 ；
(iii)向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送一個(gè)ACK，生成的ACK包括序列號(hào)和NCheader，其中Num域是編碼矩陣的秩。本發(fā)明的有益效果是
I.當(dāng)丟包率固定時(shí)，發(fā)送不同數(shù)目原始數(shù)據(jù)包，應(yīng)用TCP和聯(lián)合分塊網(wǎng)絡(luò)編碼的重傳數(shù)據(jù)包分布圖，如圖3所示可以看出，當(dāng)丟包率固定時(shí)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼明顯能降低傳輸?shù)拇螖?shù)。2.當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送原始數(shù)據(jù)包數(shù)目固定時(shí)，發(fā)送不同數(shù)目原始數(shù)據(jù)包，應(yīng)用TCP和聯(lián)合分塊網(wǎng)絡(luò)編碼的重傳數(shù)據(jù)包分布圖，如圖4所示可以看出，傳輸固定數(shù)目的原始數(shù)據(jù)包，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼明顯能降低傳輸?shù)拇螖?shù)。通過(guò)上述分析，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼后，能明顯降低數(shù)據(jù)包重傳的次數(shù)，從而提高了網(wǎng)絡(luò)
的吞吐量。


圖I是含網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的網(wǎng)絡(luò)模型；
圖2是網(wǎng)絡(luò)編碼窗口傳輸數(shù)據(jù)模型；
圖3是本發(fā)明固定丟包率，TCP和網(wǎng)絡(luò)編碼重傳數(shù)目分布 圖4是本發(fā)明固定原始數(shù)據(jù)包，TCP和網(wǎng)絡(luò)編碼重傳數(shù)目分布圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。對(duì)傳輸層的傳輸和反饋機(jī)制進(jìn)行了修改，在傳輸層嵌入了網(wǎng)絡(luò)編碼操作。具體修改如下
在傳輸層增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口(圖1)，即傳輸層維護(hù)兩個(gè)窗口 TCP窗口和網(wǎng)絡(luò)編碼窗口。數(shù)據(jù)由應(yīng)用層產(chǎn)生，并自上而下傳遞到TCP窗口，網(wǎng)絡(luò)編碼窗口接受TCP窗口數(shù)據(jù)包將其緩存到緩存區(qū)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口收到若干(這個(gè)數(shù)字要根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境確定)數(shù)據(jù)包后，產(chǎn)生指定數(shù)目(這個(gè)數(shù)字要根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境確定)編碼數(shù)據(jù)包，將其傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，直到底層發(fā)送。編碼后數(shù)據(jù)包的格式如表I所示
表I編碼數(shù)據(jù)包格式___
|NCheader TCPheader DATA—mixedNC header :網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭；
TCP header :正常的TCP報(bào)頭；
DATA mixed :編碼數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭的格式如表2所示
表2編碼數(shù)據(jù)包報(bào)頭(NC header) _
[start |End|Num!Coefficient Start表示參與編碼的原始數(shù)據(jù)包的起始序列號(hào)； End表示參與編碼的最后一個(gè)原始數(shù)據(jù)包的下一個(gè)數(shù)據(jù)包的序列號(hào)；
Num表示這段數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送編碼數(shù)據(jù)包的次數(shù)；
Coefficient表不編碼向量。協(xié)議描述
定義編碼窗口的大小為B，B=m*k，其中m表示數(shù)據(jù)塊分成的小塊的個(gè)數(shù)，k表示每個(gè)小塊包含的數(shù)據(jù)包數(shù)。每個(gè)小塊最多傳輸t次，其中t = n/m.規(guī)定η = Β/ρ，ρ為從信源到信宿的丟包率。當(dāng)傳輸t次后，某小塊仍然不能解碼，我們就讓這個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包和下一個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包一起進(jìn)行編碼，當(dāng)傳輸2t次后，如果這兩個(gè)小塊也不能解碼，則將前三個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包一起進(jìn)行編碼，傳輸3t次，以此類(lèi)推，直至m個(gè)小塊也不能進(jìn)行解碼，以后就發(fā)送這m個(gè)小塊的編碼數(shù)據(jù)包。如果某個(gè)或某些小塊能夠解碼，解碼后，發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)塊。此時(shí)，更新數(shù)據(jù)包序列號(hào)。設(shè)置Start=end, end = end+m, Num=O0重新發(fā)送新的數(shù)據(jù)塊。信源端在網(wǎng)絡(luò)編碼窗口產(chǎn)生一個(gè)編碼數(shù)據(jù)包傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到信宿端。當(dāng)信宿端收到了這個(gè)編碼數(shù)據(jù)包，提取NC header，然后，計(jì)算編碼矩陣的秩，并將秩作為Num域，連同start和end作為ACK的一部分發(fā)送出去，作為對(duì)剛收到的編碼數(shù)據(jù)包的反饋。當(dāng)信宿端網(wǎng)絡(luò)編碼窗口某些塊的數(shù)據(jù)包能夠解碼時(shí)，傳遞給TCP窗口，同時(shí)清空網(wǎng)絡(luò)編碼窗口中的數(shù)據(jù)包。否則繼續(xù)緩存編碼數(shù)據(jù)包。具體偽代碼如下
信源端信源端有兩種類(lèi)型的事件要處理來(lái)自信源的數(shù)據(jù)包，來(lái)自接收端的ACK。計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)包的起始序列號(hào)(SEQ)和Start的差值為Differ (這是一個(gè)變量)。I.設(shè)置Start = O, End = k, Num = O, k是每個(gè)小塊包含的數(shù)據(jù)包數(shù)；
2.當(dāng)如下事件發(fā)生時(shí)，處理事件，否則，等待；
3.來(lái)自TCP源的要發(fā)送的數(shù)據(jù)；
(a)如果是請(qǐng)求連接的控制數(shù)據(jù)包，把它傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，繼續(xù)等待；
(b)如果是要傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)包，將該原始數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)；
4.如果網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)η彡End- Start,并且Num〈End-Start-I進(jìn)行如下操作，否則等待。(a)生成一個(gè)從Start到End的原始數(shù)據(jù)包的線性組合的編碼數(shù)據(jù)包；
(b)Num++ (這個(gè)是自增的意思,就是Num= Num+1);并將Start、End和Num以及編碼系數(shù)組成一個(gè)編碼數(shù)據(jù)包報(bào)頭，將該報(bào)頭附到TCP報(bào)頭上，作為一個(gè)TCP數(shù)據(jù)包傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層；
5.如果網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)η彡End-Start，并且Num彡End-Start-I;
(a)Start 不變，End = End+k ；
(b)返回4；
6.如果是來(lái)自接收端的ACK,提取出Start,End和Num,查看接收端的系數(shù)矩陣的秩
Num;
(a)如果Num〈End- Start將TCP buffer中的序列號(hào)為Start + differ的原始數(shù)據(jù)包清除，返回4;
(b)如果Num = End - Start;
(i)清空網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中從Start到End的數(shù)據(jù)包；
(ii)清除TCPbuffer中的序列號(hào)為start + differ原始數(shù)據(jù)包;
(iii)Start = End , End =End + k,返回 4; 目宿端
1.如果有來(lái)自信宿的ACK;
如果是控制數(shù)據(jù)包，用于連接管理，則直接傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，繼續(xù)等待；
2.如果是來(lái)自信源的packet;
(a)提取網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭中的Start，End，編碼向量；
(b)將編碼向量加入到編碼矩陣中，求出編碼矩陣的秩；
(C)如果編碼矩陣的秩不變，丟棄該數(shù)據(jù)包，同時(shí)從編碼矩陣中將該數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)刪除，向信源發(fā)送一個(gè)ACK;
(d)如果編碼矩陣的秩Num增加I;
(i)如果Num〈End- Start,將編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分加入到編碼窗口；
(ii)如果Num= End - Start ,將編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分加入到編碼窗口，應(yīng)用高斯消去法，獲得原始數(shù)據(jù)包，將原始數(shù)據(jù)包傳遞給TCP窗口，然后清空編碼窗口 ；
(iii)向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送一個(gè)ACK，生成的ACK包括序列號(hào)和NCheader，其中Num域是編碼矩陣的秩。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法，其特征在于 在傳輸層修改TCP協(xié)議的反饋機(jī)制，增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口，即傳輸層維護(hù)兩個(gè)窗口 TCP窗口和網(wǎng)絡(luò)編碼窗口 ；網(wǎng)絡(luò)編碼窗口接受TCP窗口數(shù)據(jù)包將其緩存到緩存區(qū)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口收到若干數(shù)據(jù)包后，產(chǎn)生指定數(shù)目編碼數(shù)據(jù)包，將其傳遞到網(wǎng)絡(luò)層； 編碼數(shù)據(jù)包包括NC header、TCP header>DATA mixed,其中，NC header為網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭，TCP header為正常的TCP報(bào)頭，DATA mixed為編碼數(shù)據(jù)； 網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭包括Start、End > Num> Coefficient,其中，Start表示參與編碼的原始數(shù)據(jù)包的起始序列號(hào)，End表示參與編碼的最后一個(gè)原始數(shù)據(jù)包的下一個(gè)數(shù)據(jù)包的序列號(hào)，Num表示這段數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送編碼數(shù)據(jù)包的次數(shù)，Coefficient表示編碼向量； 編碼窗口的大小為B，B=m*k，其中m表示數(shù)據(jù)塊分成的小塊的個(gè)數(shù)，k表示每個(gè)小塊包含的數(shù)據(jù)包數(shù)，每個(gè)小塊最多傳輸t次，其中t = n/m,規(guī)定η = Β/ρ，ρ為從信源到信宿的丟包率； 信源端在網(wǎng)絡(luò)編碼窗口產(chǎn)生一個(gè)編碼數(shù)據(jù)包傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到信宿端，當(dāng)信宿端收到了這個(gè)編碼數(shù)據(jù)包，提取NC header,然后，計(jì)算編碼矩陣的秩，并將秩作為Num域，連同start和end作為ACK的一部分發(fā)送出去，作為對(duì)剛收到的編碼數(shù)據(jù)包的反饋； 當(dāng)信宿端網(wǎng)絡(luò)編碼窗口某些塊的數(shù)據(jù)包能夠解碼時(shí)，傳遞給TCP窗口，同時(shí)清空網(wǎng)絡(luò)編碼窗口中的數(shù)據(jù)包，否則繼續(xù)緩存編碼數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法，其特征在于當(dāng)傳輸t次后，某小塊仍然不能解碼，令這個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包和下一個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包一起進(jìn)行編碼，當(dāng)傳輸2t次后，如果這兩個(gè)小塊也不能解碼，則將前三個(gè)小塊的數(shù)據(jù)包一起進(jìn)行編碼，傳輸3t次，以此類(lèi)推，直至m個(gè)小塊也不能進(jìn)行解碼，以后就發(fā)送這m個(gè)小塊的編碼數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法，其特征在于如果某個(gè)或某些小塊能夠解碼，解碼后，發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)塊，此時(shí)，更新數(shù)據(jù)包序列號(hào)，設(shè)置Start=end, end = end+m, Num=O,重新發(fā)送新的數(shù)據(jù)塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法，其特征在于信源端處理來(lái)自信源的數(shù)據(jù)包，來(lái)自接收端的ACK，計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)包的起始序列號(hào)SEQ和Start的差值為Differ ； 1.設(shè)置Start= O, End = k, Num = O, k是每個(gè)小塊包含的數(shù)據(jù)包數(shù)；
2.當(dāng)如下事件發(fā)生時(shí)，處理事件，否則，等待；
3.來(lái)自TCP源的要發(fā)送的數(shù)據(jù)； (a)如果是請(qǐng)求連接的控制數(shù)據(jù)包，把它傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，繼續(xù)等待； (b)如果是要傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)包，將該原始數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)；
4.如果網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)η彡End- Start,并且Num〈End-Start-I進(jìn)行如下操作，否則等待； (a)生成一個(gè)從Start到End的原始數(shù)據(jù)包的線性組合的編碼數(shù)據(jù)包； (b)Num++;并將Start、End和Num以及編碼系數(shù)組成一個(gè)編碼數(shù)據(jù)包報(bào)頭，將該報(bào)頭附到TCP報(bào)頭上，作為一個(gè)TCP數(shù)據(jù)包傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層；
5.如果網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)η彡End-Start，并且Num彡End-Start-1;(a)Start 不變，End = End+k ; (b)返回4；.6.如果是來(lái)自接收端的ACK,提取出Start, End和Num,查看接收端的系數(shù)矩陣的秩Num; (a)如果Num〈End- Start將TCP buffer中的序列號(hào)為Start + differ的原始數(shù)據(jù)包清除，返回4;(b)如果Num = End - Start; (i)清空網(wǎng)絡(luò)編碼窗口的緩存區(qū)中從Start到End的數(shù)據(jù)包； (ii)清除TCPbuffer中的序列號(hào)為start + differ原始數(shù)據(jù)包;(iii)Start = End , End =End + k,返回 4。 . 5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法，其特征在于信宿端 .1.如果有來(lái)自信宿的ACK; 如果是控制數(shù)據(jù)包，用于連接管理，則直接傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，繼續(xù)等待； . 2.如果是來(lái)自信源的packet; (a)提取網(wǎng)絡(luò)編碼報(bào)頭中的Start，End，編碼向量； (b)將編碼向量加入到編碼矩陣中，求出編碼矩陣的秩； (C)如果編碼矩陣的秩不變，丟棄該數(shù)據(jù)包，同時(shí)從編碼矩陣中將該數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)刪除，向信源發(fā)送一個(gè)ACK; (d)如果編碼矩陣的秩Num增加I; (i)如果Num〈End- Start,將編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分加入到編碼窗口； (ii)如果Num= End - Start ,將編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分加入到編碼窗口，應(yīng)用高斯消去法，獲得原始數(shù)據(jù)包，將原始數(shù)據(jù)包傳遞給TCP窗口，然后清空編碼窗口 ； (iii)向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送一個(gè)ACK，生成的ACK包括序列號(hào)和NCheader，其中Num域是編碼矩陣的秩。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸控制協(xié)議的改進(jìn)方法。在傳輸層修改了TCP協(xié)議的反饋機(jī)制，增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口，即傳輸層維護(hù)兩個(gè)窗口TCP窗口和網(wǎng)絡(luò)編碼窗口。數(shù)據(jù)由應(yīng)用層產(chǎn)生，并自上而下傳遞到TCP窗口，網(wǎng)絡(luò)編碼窗口接受TCP窗口數(shù)據(jù)包將其緩存到緩存區(qū)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼窗口收到若干數(shù)據(jù)包后，產(chǎn)生指定數(shù)目編碼數(shù)據(jù)包，將其傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，最后底層發(fā)送。這樣能明顯降低數(shù)據(jù)包重傳的次數(shù)，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。
文檔編號(hào)H04L1/16GK102904689SQ20121038909
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者秦陽(yáng), 鐘曉雄 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院