本發(fā)明涉及數(shù)據交換，特別是指一種基于tcp-ip協(xié)議實現(xiàn)的應用程序數(shù)據交互方法。

背景技術：

1、數(shù)據交換技術領域涉及各種方法和技術，用于在不同的計算機系統(tǒng)、網絡和平臺之間傳輸和處理數(shù)據。關鍵的部分是確保數(shù)據在從源點到目的地的傳輸過程中的安全性、準確性和效率。常見的技術包括各種數(shù)據格式的標準化、使用加密技術保護數(shù)據傳輸以及數(shù)據壓縮技術來提高傳輸效率。數(shù)據交換技術廣泛應用于電子商務、在線交易處理、大數(shù)據傳輸以及云計算服務中，是現(xiàn)代數(shù)字經濟中不可或缺的一環(huán)。

2、其中，tcp-ip協(xié)議實現(xiàn)的應用程序數(shù)據交互方法是指使用傳輸控制協(xié)議-互聯(lián)網協(xié)議（tcp-ip）作為基礎來進行應用程序之間的數(shù)據交換和通信的技術。tcp-ip是一種在全球范圍內廣泛使用的網絡通信協(xié)議，允許不同計算機網絡上的設備通過虛擬的連接方式安全且可靠地交換數(shù)據?；趖cp-ip的數(shù)據交互主要用于實現(xiàn)網絡服務的互操作性，例如電子郵件傳輸、文件共享和網頁數(shù)據交換等，是網絡通信和數(shù)據處理的基石。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術存在的網絡擁塞和路徑選擇的效率上的問題，現(xiàn)有數(shù)據交換方法雖廣泛應用于多個領域，但在數(shù)據傳輸過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是在網絡擁塞和路徑選擇的效率上。傳統(tǒng)方法依賴靜態(tài)的路由表和標準的tcp窗口調整機制，限制網絡在遇到突發(fā)事件時的響應速度和靈活性。缺乏實時性的網絡性能監(jiān)控和分析工具導致在網絡擁塞或質量下降時，無法及時做出反應，在大規(guī)?；蚋咝枨蟮木W絡環(huán)境下尤其成問題。例如，在電子商務高峰期，網絡延遲和數(shù)據丟失導致交易失敗，影響用戶體驗和商業(yè)收益。這些不足說明，盡管現(xiàn)有技術為數(shù)據交換提供了基礎框架，但在動態(tài)網絡環(huán)境中，仍需更靈活、更高效的解決方案來應對復雜多變的網絡條件。本發(fā)明實施例提供了一種基于tcp-ip協(xié)議實現(xiàn)的應用程序數(shù)據交互方法及系統(tǒng)。所述技術方案如下：

2、一方面，提供了一種基于tcp-ip協(xié)議實現(xiàn)的應用程序數(shù)據交互方法，該方法包括：

3、s1：收集應用程序數(shù)據在物理層的信號質量指標，通過實時網絡監(jiān)控捕捉每個節(jié)點的信號質量數(shù)據，并進行時間序列分析，提取信號質量趨勢和異常點，生成初始信號分析結果；

4、s2：將所述初始信號分析結果輸入到強化學習模型中，通過分析實時信號質量趨勢，預測網絡路徑中瓶頸和最優(yōu)路徑，輸出路徑優(yōu)化結果；

5、s3：采用所述路徑優(yōu)化結果，通過tcp-ip協(xié)議，調整路由器的路由表，將應用程序數(shù)據的流向調整為預測的最優(yōu)路徑，并進行模擬測試，得到路由配置更新結果；

6、s4：基于所述路由配置更新結果，監(jiān)測新路由配置后的數(shù)據傳輸效率，包括延遲和帶寬使用率，通過對比調整前后的性能指標，輸出傳輸效率對比結果；

7、s5：根據所述傳輸效率對比結果，調整tcp窗口大小，根據實時網絡擁塞數(shù)據動態(tài)調整窗口大小參數(shù)，利用網絡模擬環(huán)境評估影響，輸出窗口調整結果；

8、s6：使用所述窗口調整結果，通過應用新參數(shù)并監(jiān)測整體網絡性能，驗證優(yōu)化措施的實施效果，生成網絡性能評估結果。

9、作為本發(fā)明的進一步方案，所述初始信號分析結果包括信號強度、質量波動和丟包率指標的時間序列數(shù)據，所述路徑優(yōu)化結果包括預測的最低延遲路徑、最高帶寬路徑和最小丟包路徑，所述路由配置更新結果包括路由路徑、優(yōu)先級和關聯(lián)的協(xié)議設置，所述傳輸效率對比結果包括調整前后的延遲變化、帶寬利用率和數(shù)據傳輸速率，所述窗口調整結果包括調整后的tcp窗口大小參數(shù)、參數(shù)對網絡流量控制的影響，所述網絡性能評估結果包括優(yōu)化后的總體網絡延遲、數(shù)據傳輸效率和網絡穩(wěn)定性指標。

10、作為本發(fā)明的進一步方案，收集應用程序數(shù)據在物理層的信號質量指標，通過實時網絡監(jiān)控捕捉每個節(jié)點的信號質量數(shù)據，并進行時間序列分析，提取信號質量趨勢和異常點，生成初始信號分析結果的步驟具體為：

11、s101：基于應用程序數(shù)據，配置網絡監(jiān)控工具實時捕捉多節(jié)點的信號質量數(shù)據，設置數(shù)據采集頻率和閾值調整數(shù)據抓取速度，生成節(jié)點信號數(shù)據集；

12、s102：采用所述節(jié)點信號數(shù)據集，采用時間序列分析對數(shù)據進行趨勢圖繪制，通過比較短期與長期數(shù)據波動，識別信號質量的變化和異常點，生成信號質量趨勢分析結果；

13、s103：根據所述信號質量趨勢分析結果，整合每個節(jié)點的信號趨勢圖和異常點信息，進行迭代的技術調整和網絡優(yōu)化，生成初始信號分析結果。

14、作為本發(fā)明的進一步方案，將所述初始信號分析結果輸入到強化學習模型中，通過分析實時信號質量趨勢，預測網絡路徑中瓶頸和最優(yōu)路徑，輸出路徑優(yōu)化結果的步驟具體為：

15、s201：利用所述初始信號分析結果，配置強化學習模型，輸入節(jié)點信號趨勢數(shù)據和異常點信息，設置模型參數(shù)，包括學習率和獎勵機制，調整數(shù)據輸入頻次，生成模型配置數(shù)據集；

16、s202：基于所述模型配置數(shù)據集，采用q學習算法，進行信號質量數(shù)據的迭代分析，識別網絡中的瓶頸節(jié)點和潛在優(yōu)化路徑，生成優(yōu)化后的網絡路徑效率值；

17、s203：通過所述優(yōu)化后的網絡路徑效率值，利用強化學習模型預測并推薦最優(yōu)網絡路徑，優(yōu)化整體網絡性能和應用程序數(shù)據傳輸效率，生成路徑優(yōu)化結果。

18、作為本發(fā)明的進一步方案，所述q學習算法的公式如下：

19、

20、其中，為優(yōu)化后的網絡路徑效率值，代表當前網絡狀態(tài)，代表在當前狀態(tài)下的路由調整和帶寬分配，為學習率，代表采取動作后從狀態(tài)轉移到狀態(tài)的即時獎勵，為折扣因子，代表最大值。

21、作為本發(fā)明的進一步方案，采用所述路徑優(yōu)化結果，通過tcp-ip協(xié)議，調整路由器的路由表，將應用程序數(shù)據的流向調整為預測的最優(yōu)路徑，并進行模擬測試，得到路由配置更新結果的步驟具體為：

22、s301：基于所述路徑優(yōu)化結果，通過tcp-ip協(xié)議接口，將應用程序數(shù)據流向設定為預測的最優(yōu)路徑，調整目標ip地址和子網掩碼，生成路由表更新配置；

23、s302：根據所述路由表更新配置，應用更新后的路由表到網絡環(huán)境中，通過實際網絡流量導向測試，監(jiān)控并記錄路由器的負載和流量變化，生成路由配置測試結果；

24、s303：利用所述路由配置測試結果，采用梯度下降算法，記錄路由優(yōu)化前后的網絡效率和數(shù)據傳輸速度，得到路由配置更新結果。

25、作為本發(fā)明的進一步方案，所述梯度下降算法的公式如下：

26、

27、其中，為優(yōu)化后的網絡性能指標，代表平均路由響應時間，代表在路由測試過程中統(tǒng)計的數(shù)據包丟失率，代表網絡的當前負載水平，、和是調整參數(shù)。

28、作為本發(fā)明的進一步方案，基于所述路由配置更新結果，監(jiān)測新路由配置后的數(shù)據傳輸效率，包括延遲和帶寬使用率，通過對比調整前后的性能指標，輸出傳輸效率對比結果的步驟具體為：

29、s401：采用所述路由配置更新結果，配置網絡監(jiān)控工具監(jiān)測新路由設置下的數(shù)據傳輸效率，收集關于延遲和帶寬使用率的數(shù)據，設定監(jiān)控的時間間隔和數(shù)據采樣率，生成傳輸效率監(jiān)測數(shù)據集；

30、s402：基于所述傳輸效率監(jiān)測數(shù)據集，評估路由調整對網絡性能的影響，通過比較調整前后的延遲和帶寬使用率，進行數(shù)據整合和偏差分析，生成網絡性能對比分析結果；

31、s403：根據所述網絡性能對比分析結果，分析改進的效率指標和潛在的問題點，記錄和提取性能提升和效率差異數(shù)據，生成傳輸效率對比結果。

32、作為本發(fā)明的進一步方案，根據所述傳輸效率對比結果，調整tcp窗口大小，根據實時網絡擁塞數(shù)據動態(tài)調整窗口大小參數(shù)，利用網絡模擬環(huán)境評估影響，輸出窗口調整結果的步驟具體為：

33、s501：通過所述傳輸效率對比結果，調整tcp窗口大小設置，根據實際網絡擁塞數(shù)據動態(tài)修改窗口大小參數(shù)，設置參數(shù)調整的頻率和閾值，生成tcp窗口調整配置；

34、s502：基于所述tcp窗口調整配置，在網絡模擬環(huán)境中應用新的窗口大小設置，通過模擬差異化網絡流量和擁塞場景，監(jiān)控數(shù)據傳輸效率和網絡響應變化，生成窗口大小測試結果；

35、s503：利用所述窗口大小測試結果，評估tcp窗口調整對網絡傳輸效率的實際影響，分析差異化設置下的網絡性能數(shù)據，輸出窗口調整結果。

36、作為本發(fā)明的進一步方案，使用所述窗口調整結果，通過應用新參數(shù)并監(jiān)測整體網絡性能，驗證優(yōu)化措施的實施效果，生成網絡性能評估結果的步驟具體為：

37、s601：通過所述窗口調整結果，應用新的tcp窗口大小參數(shù)到實際網絡環(huán)境中，監(jiān)測參數(shù)變化的實時影響，記錄延遲、丟包率和吞吐量的數(shù)據變動，設置采樣間隔驗證數(shù)據的完整性，生成網絡性能監(jiān)控數(shù)據集；

38、s602：分析所述網絡性能監(jiān)控數(shù)據集，評估網絡性能變化，對比優(yōu)化前后的延遲、吞吐量和檢測丟包率，評定tcp窗口大小調整的影響，生成性能影響分析結果；

39、s603：采用所述性能影響分析結果，整合關鍵性能指標，對比優(yōu)化前后的網絡性能差異，記錄網絡優(yōu)化的效果和潛在的改進措施，生成網絡性能評估結果。

40、本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果至少包括：

41、通過實時網絡監(jiān)控技術捕捉各節(jié)點的信號質量數(shù)據并進行時間序列分析，提取信號質量趨勢和異常點，顯著提高數(shù)據交換的準確性和安全性。通過實時分析與趨勢預測，能夠有效預見網絡路徑中的潛在問題，實現(xiàn)網絡路徑優(yōu)化。通過強化學習模型分析這些數(shù)據，實時預測并優(yōu)化網絡路徑，不僅增強網絡的自適應調整能力，還大幅提升數(shù)據傳輸?shù)男??；趦?yōu)化后的網絡路徑調整路由器的路由表，使數(shù)據傳輸途徑變得更加高效。這些優(yōu)化措施通過模擬測試與實時監(jiān)測，確保數(shù)據傳輸?shù)难舆t降低和帶寬利用最大化，再通過動態(tài)調整tcp窗口大小，根據實時網絡擁塞情況調節(jié)，極大地優(yōu)化網絡的整體性能。