[發(fā)明專利]一種基于FPGA的TCP協(xié)議高效數(shù)據(jù)確認(rèn)的通信傳輸方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110331891.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113285914B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊杰;周榕;曹炳堯;翁天恒;陳天楊;楊丹;陳健;宋英雄;張倩武;李迎春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L69/163
• 分類號(hào): H04L69/163
• 代理公司: 上海宛林專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31361
• 代理人: 張明

1.一種基于FPGA的TCP協(xié)議高效數(shù)據(jù)確認(rèn)的通信傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

本地TCP協(xié)議棧接收到對(duì)端發(fā)送的TCP數(shù)據(jù)幀；

計(jì)算TCP數(shù)據(jù)確認(rèn)幀發(fā)送時(shí)間的最佳延時(shí)觸發(fā)閾值和最佳接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀取量觸發(fā)閾值；具體包括以下步驟：

a)根據(jù)接收的TCP數(shù)據(jù)幀的傳輸層協(xié)議中的時(shí)間戳選項(xiàng)字段，計(jì)算出當(dāng)前傳輸連接的鏈路往返時(shí)間RTT，如果沒有所述時(shí)間戳選項(xiàng)字段，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)缺省狀況，將當(dāng)前傳輸連接的鏈路往返時(shí)間設(shè)置為特定值；對(duì)當(dāng)前協(xié)議棧的接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀取進(jìn)行計(jì)數(shù)監(jiān)控，獲取接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀取平均速率；

b)根據(jù)得到的所述鏈路往返時(shí)間RTT以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)睦碚搸扲b和幀間距IFG、當(dāng)前TCP協(xié)議棧上次通告的窗口大小Wnd和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中最大幀長(zhǎng)MSS，由下述公式

計(jì)算出最佳延時(shí)觸發(fā)閾值，其中“[x]”代表取整函數(shù)；

c)根據(jù)獲取的所述緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀取平均速率v和步驟b)中的最佳延時(shí)觸發(fā)閾值T，由下述公式

B＝v×T

計(jì)算出最佳接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀取量觸發(fā)閾值；

對(duì)所述TCP數(shù)據(jù)確認(rèn)幀進(jìn)行發(fā)送判決；采用以下三種途徑對(duì)TCP數(shù)據(jù)確認(rèn)幀進(jìn)行發(fā)送判決：

一、根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的并發(fā)鏈接號(hào)生成參量的哈希值查詢并發(fā)連接管理表，如果產(chǎn)生并發(fā)號(hào)沖突，則立即產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀并發(fā)送；

二、記錄接收的一系列數(shù)據(jù)幀的首幀接收時(shí)間，對(duì)其采用定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)值超過計(jì)算所得最佳延時(shí)觸發(fā)閾值后，產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀并發(fā)送；

三、對(duì)數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取量監(jiān)測(cè)，每當(dāng)接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)被取走計(jì)算所得最佳接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀取量觸發(fā)閾值后，產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀并發(fā)送。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的TCP協(xié)議高效數(shù)據(jù)確認(rèn)的通信傳輸方法，其特征在于，所述的TCP協(xié)議棧接收到對(duì)端發(fā)送的TCP數(shù)據(jù)幀時(shí)，所述的TCP協(xié)議棧根據(jù)內(nèi)部計(jì)時(shí)器，記錄所接收TCP數(shù)據(jù)幀的接收時(shí)間，并存入計(jì)時(shí)器寄存器，其后由計(jì)時(shí)判別模塊對(duì)上述存入計(jì)時(shí)器寄存器的接收時(shí)間與計(jì)算所得最佳延時(shí)觸發(fā)閾值之和與當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行判決，如果當(dāng)前時(shí)間大于上述存入計(jì)時(shí)器寄存器的接收時(shí)間與計(jì)算所得最佳延時(shí)觸發(fā)閾值之和，則產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀并發(fā)送。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于FPGA的TCP協(xié)議高效數(shù)據(jù)確認(rèn)的通信傳輸方法，其特征在于，所述的TCP協(xié)議棧在將所述接收的TCP數(shù)據(jù)幀接收時(shí)間存入所述計(jì)時(shí)器寄存器后，在下一次產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀之前，不對(duì)存入的所述接收數(shù)據(jù)幀的接收時(shí)間進(jìn)行更改；在下一次產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀之后，存入所述TCP協(xié)議棧接收到對(duì)端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的接收時(shí)間。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的TCP協(xié)議高效數(shù)據(jù)確認(rèn)的通信傳輸方法，其特征在于，所述的TCP協(xié)議棧由時(shí)鐘觸發(fā)，比較當(dāng)前接數(shù)據(jù)收緩沖區(qū)讀取量與計(jì)算所得最佳接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀取量觸發(fā)閾值，如果當(dāng)前接數(shù)據(jù)收緩沖區(qū)讀取量超過計(jì)算所得最佳接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀取量觸發(fā)閾值，或者接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)被讀空的時(shí)刻，則產(chǎn)生數(shù)據(jù)確認(rèn)幀并發(fā)送。

5.如權(quán)利要求1-2任一所述的一種基于FPGA的TCP協(xié)議高效數(shù)據(jù)確認(rèn)的通信傳輸方法，其特征在于，對(duì)TCP數(shù)據(jù)確認(rèn)幀進(jìn)行發(fā)送判決的優(yōu)先級(jí)為：并發(fā)連接序號(hào)沖突觸發(fā)為最高優(yōu)先級(jí)，最佳延時(shí)閾值觸發(fā)次之，最佳接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀取量閾值觸發(fā)優(yōu)先級(jí)最低，針對(duì)同一序列數(shù)據(jù)的確認(rèn)，較高優(yōu)先級(jí)判決觸發(fā)之后所有判決復(fù)位。