[發(fā)明專(zhuān)利]基于衛(wèi)星通信的TCP加速方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811458655.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109495388B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李喜生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川安迪科技實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/741
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/741;H04L29/06;H04L29/08;H04B7/185
• 代理公司: 成都誠(chéng)中致達(dá)專(zhuān)利代理有限公司 51280
• 代理人: 阮濤

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)，解決了現(xiàn)有衛(wèi)星通信中TCP傳輸速率低，并且現(xiàn)有TCP加速方法復(fù)雜，可維護(hù)性差的問(wèn)題。技術(shù)方案概括為：基于衛(wèi)星通信的TCP加速方法，應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)，系統(tǒng)包括客戶(hù)端、衛(wèi)星貓一、衛(wèi)星、衛(wèi)星貓二和服務(wù)器，衛(wèi)星貓一分別與客戶(hù)端和衛(wèi)星連接，衛(wèi)星貓二分別與服務(wù)器和衛(wèi)星連接，衛(wèi)星貓一和衛(wèi)星貓二通過(guò)TCP透明代理技術(shù)，將客戶(hù)端與服務(wù)器間的TCP連接分為三段，通過(guò)設(shè)置衛(wèi)星鏈路對(duì)應(yīng)的TCP參數(shù)來(lái)提高衛(wèi)星鏈路的傳輸性能。有益效果是：本發(fā)明提高了衛(wèi)星通信的傳輸速率，提高了帶寬利用率，并且技術(shù)方案更簡(jiǎn)單，容易開(kāi)發(fā)，不隨TCP協(xié)議的更新而更新，可維護(hù)性高。本發(fā)明特別適用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)，特別涉及衛(wèi)星通信的TCP加速技術(shù)。

背景技術(shù)

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，衛(wèi)星的時(shí)延往返為600ms，傳輸MTU為1500，那么它的理論最大速率為：這個(gè)是根據(jù)TCP協(xié)議在600ms來(lái)回的時(shí)延模型下計(jì)算出來(lái)的理論最大速率。衛(wèi)星通信由于時(shí)延大，導(dǎo)致TCP傳輸速率上不去，即使帶寬設(shè)為2M，TCP傳輸?shù)乃俾室廊辉?8KB/s左右，衛(wèi)星帶寬不能得到有效利用。

為了解決上述問(wèn)題，NASA提出了SCPS方案，其中的SCPS-TP協(xié)議就是一個(gè)TCP增強(qiáng)傳輸技術(shù)，它通過(guò)“欺騙”“代理”的手段在應(yīng)用層面實(shí)現(xiàn)了SCPS-TP協(xié)議，該協(xié)議模擬TCP協(xié)議的傳輸技術(shù)，并在TCP的頭部使用了擴(kuò)展的OPTIONS進(jìn)行窗口擴(kuò)大，RTT檢測(cè)，快速重傳等技術(shù)，解決了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議報(bào)文傳輸?shù)乃俾势款i。

然而，上述加速方案存在以下缺陷：

1.SCPS-TP協(xié)議是基于TCP協(xié)議進(jìn)行的改造，涉及到的技術(shù)原理非常多且復(fù)雜。

2.TCP協(xié)議技術(shù)一直在更新優(yōu)化，任何TCP協(xié)議變動(dòng)都可能會(huì)影響SCPS-TP協(xié)議的穩(wěn)定性和性能，故該方案的可維護(hù)性差，需要實(shí)時(shí)跟進(jìn)TCP協(xié)議的變動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有衛(wèi)星通信中TCP傳輸速率低，并且現(xiàn)有TCP加速方法復(fù)雜，可維護(hù)性差的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于衛(wèi)星通信的TCP加速方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于衛(wèi)星通信的TCP加速方法，應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)，所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括客戶(hù)端、衛(wèi)星、服務(wù)器和兩個(gè)衛(wèi)星貓，所述兩個(gè)衛(wèi)星貓分別為衛(wèi)星貓一及衛(wèi)星貓二，所述衛(wèi)星貓一分別與客戶(hù)端和衛(wèi)星連接通信，衛(wèi)星貓二分別與服務(wù)器和衛(wèi)星連接通信；

所述衛(wèi)星貓包括以下處理步驟：

步驟一、衛(wèi)星貓通過(guò)iptables的DNAT命令,在內(nèi)核Netfilter的PREROUTING鏈中將所有TCP報(bào)文的目的IP和目的端口轉(zhuǎn)換為該衛(wèi)星貓的IP和指定端口；

步驟二、衛(wèi)星貓開(kāi)啟TCP的socket監(jiān)聽(tīng)該衛(wèi)星貓的指定端口，并通過(guò)該指定端口接收TCP報(bào)文；

步驟三、對(duì)于該指定端口接收到的任一TCP報(bào)文，衛(wèi)星貓?zhí)崛≡揟CP報(bào)文的源IP和源端口，并通過(guò)socket選項(xiàng)的SO_ORIGINAL_DST提取該TCP報(bào)文的原目的IP和原目的端口；

步驟四、衛(wèi)星貓根據(jù)該接收到的TCP報(bào)文生成新TCP報(bào)文，然后獲取并綁定本地空閑端口，向內(nèi)核下發(fā)SNAT命令，在POSTROUTING鏈中將新TCP報(bào)文的源IP和源端口替換為步驟三所提取到的該TCP報(bào)文的源IP和源端口；

步驟五、衛(wèi)星貓根據(jù)步驟三所提取到的該TCP報(bào)文的原目的IP和原目的端口，將新TCP報(bào)文發(fā)送到原目的IP和原目的端口對(duì)應(yīng)的設(shè)備；

基于衛(wèi)星貓的處理步驟，通過(guò)設(shè)置衛(wèi)星鏈路的TCP參數(shù)來(lái)提高衛(wèi)星鏈路的傳輸性能。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)行設(shè)置的衛(wèi)星鏈路的TCP參數(shù)包括tcp_congestion_control。tcp_congestion_control用于設(shè)置衛(wèi)星傳輸?shù)膿砣惴ā?/p>