[發明專利]6LoWPAN網絡中面向HTTP協議的TCP首部壓縮方法

有效

• 申請號: 201110228460.6
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102255972A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 黃小紅;馬嚴;王振華;馬哲
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L1/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

1.一種用于6LoWPAN網絡中面向超文本傳輸協議HTTP的傳輸控制協議TCP首部壓縮方法，其特征在于：6LoWPAN網絡中的所有基于HTTP的通信過程都要執行TCP首部的壓縮和解壓操作，以減少數據鏈路層的數據分片和提高通信效率；所述方法包括下列操作步驟：

(1)發送端的應用層將需要傳送的HTTP協議的數據交給傳輸層；

(2)傳輸層對應用層數據封裝TCP首部后，形成TCP報文交給網絡層；

(3)網絡層對TCP報文封裝IP首部后，形成IP數據報交給6LoWPAN適配層；

(4)6LoWPAN適配層先完成IP數據報中的IP首部與其擴展首部的壓縮，然后按照6LoWPAN工作組提出的報頭壓縮結構：Encoding(編碼)和In-Line(隊列)兩個字段結構對TCP首部進行壓縮操作，以保證該壓縮方法的兼容性和操作實現的簡便性；再將形成的6LoWPAN數據報交給數據鏈路層；

(5)數據鏈路層對6LoWPAN數據報封裝幀頭和幀尾后，形成數據鏈路幀交給物理層；

(6)物理層將數據鏈路幀通過網絡發送給接收端；

(7)接收端按照上述過程的逆處理對接收的數據報進行解壓，接收端的應用層接收到發送端傳送的HTTP協議的數據。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(4)中，TCP首部的壓縮操作包括兩部分：基本首部的7個字段壓縮操作和擴展選項的3個字段壓縮操作；且所涉及的基本首部和擴展選項的兩種字段壓縮操作都是根據網絡層傳送來的不同類型的IP數據報而分別選擇執行其中的若干項字段或全部字段執行壓縮操作，并對每個字段的壓縮順序沒有特殊要求。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述TCP中基本首部是順序包括端口號(Ports)、序列號和確認號(Sequence?and?Acknowledgment?Number)、首部長度(Header?Length)、標志位(Flags)、窗口值(Window)、緊急指針(Urgent?Pointer)和校驗和(Checksum)共7個字段的TCP報文前20個字節，TCP基本首部的壓縮操作是對LoWPAN_NHC編碼方法的擴展，即將該20個字節壓縮為前3個比特為標志位F、接著2個比特為端口號P，最后3個比特為首部長度HL的單字節TCP基本首部的壓縮編碼；包括下列操作內容：

(41)對標志位F(Flags)進行壓縮：因在HTTP中不會用到緊急指針位(URG)，且在TCP傳輸過程中有些情況不會出現，故只對包括應答位(ACK)、推送位(PSH)、重置位(RST)、同步位(SYN)和結束位(FIN)共5個標志位可能出現的各種不同情況進行下述編碼：

000：表示ACK＝0，PSH＝0，RST＝0，SYN＝1，FIN＝0；

001：表示ACK＝1，PSH＝0，RST＝0，SYN＝1，FIN＝0；

010：表示ACK＝1，PSH＝0，RST＝0，SYN＝0，FIN＝1；

011：表示ACK＝1，PSH＝0，RST＝0，SYN＝0，FIN＝0；

100：表示ACK＝1，PSH＝1，RST＝0，SYN＝0，FIN＝0；

101：表示ACK＝0，PSH＝0，RST＝1，SYN＝0，FIN＝0；

110和111：均為保留標志位；

(42)對端口號P(Ports)進行壓縮：因每一次完整的TCP傳輸過程中，源端口號和目的端口號都不會改變，故在TCP首次握手時，就將源端口號分別儲存于HTTP客戶端和服務器，但當服務器端口不是80時，則還要存儲目的端口；并在后續的傳輸過程中，采用下述三種狀態：01、10和11分別表示端口號，直到本次TCP連接斷開；其中，

00：表示TCP連接的第一次握手，如果目的端口號是服務器端口80，則只存儲源端口號于In-Line部分；否則，將源端口和目的端口都存儲于In-Line部分；

01：源端口號是表示HTTP服務器的80，目的端口號是HTTP客戶端；

10：目的端口號是表示HTTP服務器的80，源端口號是HTTP客戶端；

11：HTTP服務器端口號不是80的情況；

(43)對首部長度HL(Header?Length)進行壓縮：因不含選項字段的TCP首部長度是20字節，意味著首部長度值不會出現在0000到0100之間；含有一個或多個選項字段的TCP首部在HTTP協議通信中最長為40字節，即不會使用1011到1111；故對下述可能出現的首部長度值進行編碼如下：

000：首部長度為5，表示不含選項字段的TCP首部長度是20字節；

001：首部長度為6；

010：首部長度為7；

011：部長度為8；

100：首部長度為9；

101：首部長度為10，表示包含選項字段的TCP首部長度是HTTP中最長的40字節；

110和111：均為保留用途；

(44)對序列號和確認號(Sequence?and?Acknowledgment?Number)進行壓縮：因TCP連接第一次握手時，數據包不會攜帶確認號，故直接省略該字段；若不是第一次握手時，則將序列號和確認號均保留于In-Line部分；

(45)對窗口值(Window)進行壓縮：將其保留于In-Line部分；

(46)對緊急指針(Urgent?Pointer)進行壓縮：因其與URG位一起使用，而HTTP不會使用該字段，故直接省略；

(47)對校驗和(Checksum)進行壓縮：因HTTP不進行校驗，故將其保留于In-Line部分。