[發(fā)明專利]一種適用于多路徑傳輸?shù)倪B接管理與控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410159442.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN103905463B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王尊亮;張海旸;楊震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06;H04L12/803
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11018
• 代理人: 夏憲富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于多路徑傳輸?shù)倪B接管理與控制方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著寬帶接入技術(shù)的發(fā)展，具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的終端設(shè)備越來越普及。比如大多數(shù)智能手機(jī)同時(shí)具備無線局域網(wǎng)WLAN（Wireless?Local?Area?Network）和移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的連接功能，筆記本電腦通常設(shè)有一個(gè)有線局域網(wǎng)適配器和一個(gè)無線局域網(wǎng)適配器。但是，傳統(tǒng)的傳輸控制協(xié)議TCP（Transmission?Control?Protocol）是一種一端對(duì)一端的傳輸協(xié)議，不能同時(shí)使用多對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接。故而不能充分利用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多網(wǎng)絡(luò)接口的優(yōu)勢(shì)，這樣就造成很多網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的浪費(fèi)。

多路徑傳輸控制協(xié)議MPTCP（Multipath?Transmission?Control?Protocol）是基于多網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)，同時(shí)使用多條路徑協(xié)同工作和分發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸層協(xié)議。它可以充分利用多網(wǎng)絡(luò)接口的空閑資源，提高端到端的傳輸吞吐率，增加網(wǎng)絡(luò)資源利用率，同時(shí)也可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜浴PTCP協(xié)議的研究主要由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF（Internet?Engineering?Task?Force）的MPTCP工作組推動(dòng)，MPTCP在應(yīng)用層和傳統(tǒng)的傳輸層之間加入了支持多路徑傳輸?shù)腗PTCP層，如下表1所示，原有的TCP層只針對(duì)子流（Subflow）起作用，從而使得通信雙方從應(yīng)用層來看，傳輸層仍然是單路通信。

表1MPTCP在協(xié)議棧中的位置

MPTCP的主要組成部分有兩個(gè)：多路調(diào)度單元MPS（Multipath?Scheduler）和路徑檢測(cè)管理單元PM（Path?Manager）。PM的作用是負(fù)責(zé)通信雙方的路徑發(fā)現(xiàn)，即檢測(cè)可用的網(wǎng)絡(luò)接口，并把可用的連接信息通告給MPS，供MPS選擇連接傳輸數(shù)據(jù)；MPS的作用是接收應(yīng)用程序的傳輸請(qǐng)求，根據(jù)PM提供的可用連接信息，實(shí)現(xiàn)分流、包調(diào)度和擁塞控制。MPTCP連接的建立過程如圖1所示。

參見圖1，具體介紹MPTCP的數(shù)據(jù)傳輸連接建立過程如下：MPTCP的初始化連接與TCP連接相同，也需要經(jīng)歷通信雙方的3次握手。與TCP連接不一樣的是：在SYN、SYN/ACK的交換過程中，增加了雙方協(xié)商是否采用MPTCP的信令交互。為了兼容TCP，MPTCP的所有管理信息都是通過TCP選項(xiàng)字段來傳輸?shù)模诔跏蓟B接過程中，如果通信一方支持MPTCP，則在SYN、SYN/ACK攜帶一個(gè)MPCAP（Multipath?Capable）選項(xiàng)。

支持MPTCP的通信雙方A和B完成初始化連接后，在通信雙方A和B之間就建立起一條通信鏈路。由于僅在這一條鏈路上通信，所以仍然是TCP。此時(shí)，通信雙方A和B可以通過新建子流來建立另一條通信鏈路，從而實(shí)現(xiàn)MPTCP。為此，通信雙方的主機(jī)A和B不但需要知道自己的IP地址，還可通過路徑管理來獲取對(duì)方的IP地址。路徑管理包括：地址通告和地址撤銷，對(duì)于具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的通信方，可以通過發(fā)送包含選項(xiàng)OPT_ADDR的數(shù)據(jù)段通告對(duì)方自己的其他IP地址。通信對(duì)方接收到OPT_ADDR后，就觸發(fā)新建子流。當(dāng)通信雙方中的任意一方發(fā)現(xiàn)在一個(gè)子流中的自己的IP地址不可用時(shí)，就應(yīng)該向?qū)Ψ桨l(fā)送包含選項(xiàng)OPT_REMADR的數(shù)據(jù)段，通知對(duì)方撤銷該不可用地址。

上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是：在MPTCP連接管理過程中，新建子流時(shí)通信雙方可以在當(dāng)前沒有使用的地址對(duì)上建立子流；但是，未考慮該對(duì)IP地址之間的子流是否為最佳選擇。例如，在圖2所示的場(chǎng)景中，終端A配置的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口分別為和終端B配置的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口分別為和當(dāng)兩個(gè)終端A和B之間使用MPTCP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，可以建立的子流共有四種可能，分別是：接口與接口之間建立的子流接口與接口之間建立的子流接口與接口之間建立的子流接口與接口之間建立的子流但是，當(dāng)終端的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接分別位于不同的ISP內(nèi)時(shí)，由于數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)歷的路徑不同，性能也會(huì)有所不同。比如，對(duì)于終端A的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口與這個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)的兩個(gè)子流的傳輸性能很可能會(huì)存在較大差異。同時(shí)，對(duì)于MPTCP而言，并不是建立的子流越多越好；子流數(shù)越多，管理子流以及多路調(diào)度MPS的開銷也越大。因此人們希望設(shè)計(jì)一套方案，該方案并不是在終端所有的網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)間都建立子流，而是有選擇地、在傳輸性能好的網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)間建立子流，從而達(dá)到既利用多網(wǎng)絡(luò)接口的優(yōu)勢(shì)，又不引入過多調(diào)度管理開銷的目的。

但是，迄今為止，目前的MPTCP連接管理過程中，子流建立時(shí)并沒有考慮上述這個(gè)因素，存在在較差的傳輸路徑上建立子流的可能。

發(fā)明內(nèi)容