一种高速转发数据轻量级流量控制的方法与流程

1.本发明属于网络通信流量控制技术领域，具体涉及一种高速转发数据轻量级流量控制的方法。


背景技术：

2.随着软件定义网络、软件定义边界、零信任等新技术出现，在网关上进行转发数据的应用场景越来越多，为实现高速转发数据，往往使用不可靠传输协议，而不可靠传输协议没有流量控制；为了确保接收端能够来得及接收数据，在不可靠传输协议上采用流量控制的方法。在可靠传输协议（如tcp）的流量控制中，使用tcp首部的窗口大小字段和其它字段来控制数据的流量，这种方法增加了额外的网络数据，并且流量控制与每一个报文的内容息息相关。
3.为了能在网关上进行高速转发数据，在不可靠传输协议上接收端能够来得及接收数据，本发明提出一种轻量级流量控制协议，使用流量控制报文和流量控制应答报文进行端到端的流量探测。流量控制报文间隔地插入转发数据并发送，接收端对流量控制报文进行应答并构造流量流量应答报文发送到发送端。通过直接对流量探测数据的流量控制间接达到对转发数据的流量控制，流量探测数据与转发数据完全分离，最大限度地高速转发数据。在网关上基于不可靠传输协议进行高速转发数据的过程中，提出一种轻量级流量控制方法，解决发送端发送数据的速度与接收端接收数据的速度不匹配的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高速转发数据轻量级流量控制的方法，以解决上述背景技术中提出的发送端发送数据的速度与接收端接收数据的速度不匹配的的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速转发数据轻量级流量控制的方法，包括以下步骤：步骤一：参数初始化，发送端设置一个滑动窗口，确定流量控制报文插入转发数据的间隔数n；步骤二：网关对转发的数据进行转发并计数，当转发数据达到第n条时，构造一个流量控制报文，存放于滑动窗口并发送，转发数据的计数归零；步骤三：网关继续对转发的数据进行转发并计数；步骤四：接收端接收转发数据和流量控制报文，如果接收到流量控制报文，解析该报文，立即构造一个流量控制应答报文并发送；步骤五：发送端接收到流量控制应答报文，解析流量控制应答报文，确定滑动窗口中应答的流量控制报文，将该报文以及早于该报文的流量控制报文从滑动窗口中删除；步骤六：如果流量控制报文填满滑动窗口，接收端没有收到流量控制报文，表示发送端转发数据过快，接收端来不及接收转发数据和流量控制数据，此时，需要对发送端降低
发送数据的速度，达到控制流量的目的。
6.优选的，所述设计流量控制报文和流量控制应答报文进行端到端的流量探测，流量控制报文用于发送端发送，流量控制应答报文用于接收端应答。
7.优选的，所述流量控制报文中包括发送端标识、序列号、时戳、往返时戳，发送端标识表示发送端的标识，序列号表示发送端流量控制报文的序列号，时戳表示发送流量控制报文的时间，往返时戳表示一条报文在两端的往返时间。
8.优选的，所述流量控制应答报文中包括源发送端标识、源发送端序列号、源发送端时戳，源发送端标识表示发送端的标识，源发送端序列号表示发送端流量控制报文的序列号，源发送端时戳表示发送流量控制报文的时间。
9.优选的，所述步骤一中，在发送端设置一个滑动窗口，用于存放流量控制报文。需要转发的数据直接转发，统计转发数据的条数，达到一定的条数后，构造一个流量控制报文发送，并存放滑动窗口中。
10.优选的，所述步骤四中，接收端收到流量控制报文立即应答并发送流量控制应答报文，当发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看该应答报文是应答的哪一个流量控制报文，将对应的流量控制报文滑出滑动窗口。
11.优选的，所述步骤五中，当滑动窗口中的流量控制报文占满整个滑动窗口时，表示发送端发送数据的速度大于接收端接收数据的速度，此时要对发送端发送数据进行降速，通过直接对流量探测数据的流量控制间接实现转发数据的流量控制。
12.优选的，所述步骤六中，发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看对应的流量控制报文，将当前的时戳减去流量控制报文中发送流量控制报文的时戳，计算该报文往返时间rtts，使用下列公式计算往返时间rttrtt = α
·
rtt (1-α)
·
rtts此处α的取值范围为0.5-0.9，rtt时间是随着网络环境动态变化的。使用rtt时间可以做一些更精确、更复杂的流量控制，除此之外，rtt还可以有一些其它方面的作用，比如用为重传时间的依据等。
13.优选的，所述步骤六中， 如果需要往返时间实现更精细、更准确地调整发送数据的速度，则在发送端每次接收流量控制应答报文时，结合流量控制报文，计算往返时间，该往返时间并不是固定不变的，而是随着网络环境动态变化的。除此之外，往返时间还可以有其它作用，比如作为重传时间的依据等。
14.优选的，所述步骤六中，通过直接对流量探测数据的流量控制间接达到对转发数据的流量控制，流量探测数据与转发数据完全分离，最大限度地高速转发数据。
15.与现有技术相比，本发明提供了一种高速转发数据轻量级流量控制的方法，具备以下有益效果：本发明通过在网关上基于不可靠传输协议进行高速转发数据的轻量级流量控制方法中，设计流量控制报文和流量控制应答报文作为流量探测数据，提出流量探测数据与转发数据分离；流量控制报文以一定的间隔插入到需要转发的数据中，最小程度地减少对转发数据的干扰，最大限度地提高转发数据的速度，以此方式能够通过直接对流量探测数据的流量控制间接达到对转发数据的流量控制，从而通过使用极少量的流量探测数据的流量控制完成大量转发数据的流量控制。
附图说明
16.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：图1为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法在网关进行高速转发数据的流量控制实施示意图；图2为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法的流量控制报文的数据格式示意图；图3为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法的流量控制应答报文的数据格式示意图；图4为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法的流量控制的应用场景示意图；图5为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法的流量控制报文与转发数据的发送示意图；图6为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法的滑动窗口的流量控制报文示意图；图7为本发明提出的一种高速转发数据轻量级流量控制的方法的收到序列号为x的流量控制应答报文后滑动窗口的变化示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-7，本发明提供以下技术方案：一种高速转发数据轻量级流量控制的方法，包括以下步骤：步骤一：参数初始化，发送端设置一个滑动窗口，确定流量控制报文插入转发数据的间隔数n；步骤二：网关对转发的数据进行转发并计数，当转发数据达到第n条时，构造一个流量控制报文，存放于滑动窗口并发送，转发数据的计数归零；步骤三：网关继续对转发的数据进行转发并计数；步骤四：接收端接收转发数据和流量控制报文，如果接收到流量控制报文，解析该报文，立即构造一个流量控制应答报文并发送；步骤五：发送端接收到流量控制应答报文，解析流量控制应答报文，确定滑动窗口中应答的流量控制报文，将该报文以及早于该报文的流量控制报文从滑动窗口中删除；步骤六：如果流量控制报文填满滑动窗口，接收端没有收到流量控制报文，表示发送端转发数据过快，接收端来不及接收转发数据和流量控制数据，此时，需要对发送端降低发送数据的速度，达到控制流量的目的。
19.本发明中，优选的，设计流量控制报文和流量控制应答报文进行端到端的流量探测，流量控制报文用于发送端发送，流量控制应答报文用于接收端应答。
20.本发明中，优选的，流量控制报文中包括发送端标识、序列号、时戳、往返时戳，发送端标识表示发送端的标识，序列号表示发送端流量控制报文的序列号，时戳表示发送流量控制报文的时间，往返时戳表示一条报文在两端的往返时间。
21.本发明中，优选的，流量控制应答报文中包括源发送端标识、源发送端序列号、源发送端时戳，源发送端标识表示发送端的标识，源发送端序列号表示发送端流量控制报文的序列号，源发送端时戳表示发送流量控制报文的时间。
22.本发明中，优选的，步骤一中，在发送端设置一个滑动窗口，用于存放流量控制报文。需要转发的数据直接转发，统计转发数据的条数，达到一定的条数后，构造一个流量控制报文发送，并存放滑动窗口中。
23.本发明中，优选的，步骤四中，接收端收到流量控制报文立即应答并发送流量控制应答报文，当发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看该应答报文是应答的哪一个流量控制报文，将对应的流量控制报文滑出滑动窗口。
24.本发明中，优选的，步骤五中，当滑动窗口中的流量控制报文占满整个滑动窗口时，表示发送端发送数据的速度大于接收端接收数据的速度，此时要对发送端发送数据进行降速，通过直接对流量探测数据的流量控制间接实现转发数据的流量控制。
25.本发明中，优选的，步骤六中，发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看对应的流量控制报文，将当前的时戳减去流量控制报文中发送流量控制报文的时戳，计算该报文往返时间rtts，使用下列公式计算往返时间rttrtt = α
·
rtt (1-α)
·
rtts此处α的取值范围为0.5-0.9，rtt时间是随着网络环境动态变化的。使用rtt时间可以做一些更精确、更复杂的流量控制，除此之外，rtt还可以有一些其它方面的作用，比如用为重传时间的依据等。
26.本发明中，优选的，步骤六中， 如果需要往返时间实现更精细、更准确地调整发送数据的速度，则在发送端每次接收流量控制应答报文时，结合流量控制报文，计算往返时间，该往返时间并不是固定不变的，而是随着网络环境动态变化的。除此之外，往返时间还可以有其它作用，比如作为重传时间的依据等。
27.本发明中，优选的，步骤六中，通过直接对流量探测数据的流量控制间接达到对转发数据的流量控制，流量探测数据与转发数据完全分离，最大限度地高速转发数据。
28.本发明的工作原理及使用流程：使用时，实施例一：一种高速转发数据轻量级流量控制的方法，包括以下步骤：步骤一：参数初始化，发送端设置一个滑动窗口，确定流量控制报文插入转发数据的间隔数n；步骤二：网关对转发的数据进行转发并计数，当转发数据达到第n条时，构造一个流量控制报文，存放于滑动窗口并发送，转发数据的计数归零；步骤三：网关继续对转发的数据进行转发并计数；步骤四：接收端接收转发数据和流量控制报文，如果接收到流量控制报文，解析该报文，立即构造一个流量控制应答报文并发送；步骤五：发送端接收到流量控制应答报文，解析流量控制应答报文，确定滑动窗口
中应答的流量控制报文，将该报文以及早于该报文的流量控制报文从滑动窗口中删除；步骤六：如果流量控制报文填满滑动窗口，接收端没有收到流量控制报文，表示发送端转发数据过快，接收端来不及接收转发数据和流量控制数据，此时，需要对发送端降低发送数据的速度，达到控制流量的目的。
29.本发明中，优选的，设计流量控制报文和流量控制应答报文进行端到端的流量探测，流量控制报文用于发送端发送，流量控制应答报文用于接收端应答。
30.本发明中，优选的，流量控制报文中包括发送端标识、序列号、时戳、往返时戳，发送端标识表示发送端的标识，序列号表示发送端流量控制报文的序列号，时戳表示发送流量控制报文的时间，往返时戳表示一条报文在两端的往返时间。
31.本发明中，优选的，流量控制应答报文中包括源发送端标识、源发送端序列号、源发送端时戳，源发送端标识表示发送端的标识，源发送端序列号表示发送端流量控制报文的序列号，源发送端时戳表示发送流量控制报文的时间。
32.本发明中，优选的，步骤一中，在发送端设置一个滑动窗口，用于存放流量控制报文。需要转发的数据直接转发，统计转发数据的条数，达到一定的条数后，构造一个流量控制报文发送，并存放滑动窗口中。
33.本发明中，优选的，步骤四中，接收端收到流量控制报文立即应答并发送流量控制应答报文，当发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看该应答报文是应答的哪一个流量控制报文，将对应的流量控制报文滑出滑动窗口。
34.本发明中，优选的，步骤五中，当滑动窗口中的流量控制报文占满整个滑动窗口时，表示发送端发送数据的速度大于接收端接收数据的速度，此时要对发送端发送数据进行降速，通过直接对流量探测数据的流量控制间接实现转发数据的流量控制。
35.本发明中，优选的，步骤六中，发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看对应的流量控制报文，将当前的时戳减去流量控制报文中发送流量控制报文的时戳，计算该报文往返时间rtts，使用下列公式计算往返时间rttrtt = α
·
rtt (1-α)
·
rtts此处α的取值范围为0.5-0.9，rtt时间是随着网络环境动态变化的。使用rtt时间可以做一些更精确、更复杂的流量控制，除此之外，rtt还可以有一些其它方面的作用，比如用为重传时间的依据等。
36.本发明中，优选的，步骤六中， 如果需要往返时间实现更精细、更准确地调整发送数据的速度，则在发送端每次接收流量控制应答报文时，结合流量控制报文，计算往返时间，该往返时间并不是固定不变的，而是随着网络环境动态变化的。除此之外，往返时间还可以有其它作用，比如作为重传时间的依据等。
37.本发明中，优选的，步骤六中，通过直接对流量探测数据的流量控制间接达到对转发数据的流量控制，流量探测数据与转发数据完全分离，最大限度地高速转发数据。
38.实施例二：一种高速转发数据轻量级流量控制的方法，包括以下步骤：步骤一：参数初始化，发送端设置一个滑动窗口，确定流量控制报文插入转发数据的间隔数n；步骤二：网关对转发的数据进行转发并计数，当转发数据达到第n条时，构造一个
流量控制报文，存放于滑动窗口并发送，转发数据的计数归零；步骤三：网关继续对转发的数据进行转发并计数；步骤四：接收端接收转发数据和流量控制报文，如果接收到流量控制报文，解析该报文，立即构造一个流量控制应答报文并发送；步骤五：发送端接收到流量控制应答报文，解析流量控制应答报文，确定滑动窗口中应答的流量控制报文，将该报文以及早于该报文的流量控制报文从滑动窗口中删除；步骤六：如果流量控制报文填满滑动窗口，接收端没有收到流量控制报文，表示发送端转发数据过快，接收端来不及接收转发数据和流量控制数据，此时，需要对发送端降低发送数据的速度，达到控制流量的目的。
39.本发明中，优选的，设计流量控制报文和流量控制应答报文进行端到端的流量探测，流量控制报文用于发送端发送，流量控制应答报文用于接收端应答。
40.本发明中，优选的，流量控制报文中包括发送端标识、序列号、时戳、往返时戳，发送端标识表示发送端的标识，序列号表示发送端流量控制报文的序列号，时戳表示发送流量控制报文的时间，往返时戳表示一条报文在两端的往返时间。
41.本发明中，优选的，流量控制应答报文中包括源发送端标识、源发送端序列号、源发送端时戳，源发送端标识表示发送端的标识，源发送端序列号表示发送端流量控制报文的序列号，源发送端时戳表示发送流量控制报文的时间。
42.本发明中，优选的，步骤一中，在发送端设置一个滑动窗口，用于存放流量控制报文。需要转发的数据直接转发，统计转发数据的条数，达到一定的条数后，构造一个流量控制报文发送，并存放滑动窗口中。
43.本发明中，优选的，步骤四中，接收端收到流量控制报文立即应答并发送流量控制应答报文，当发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看该应答报文是应答的哪一个流量控制报文，将对应的流量控制报文滑出滑动窗口。
44.本发明中，优选的，步骤五中，当滑动窗口中的流量控制报文占满整个滑动窗口时，表示发送端发送数据的速度大于接收端接收数据的速度，此时要对发送端发送数据进行降速，通过直接对流量探测数据的流量控制间接实现转发数据的流量控制。
45.本发明中，优选的，步骤六中，发送端接收到一个流量控制应答报文时，查看对应的流量控制报文，将当前的时戳减去流量控制报文中发送流量控制报文的时戳，计算该报文往返时间rtts，使用下列公式计算往返时间rttrtt = α
·
rtt (1-α)
·
rtts此处α的取值范围为0.5-0.9，rtt时间是随着网络环境动态变化的。使用rtt时间可以做一些更精确、更复杂的流量控制，除此之外，rtt还可以有一些其它方面的作用，比如用为重传时间的依据等。
46.本发明中，优选的，步骤六中， 如果需要往返时间实现更精细、更准确地调整发送数据的速度，则在发送端每次接收流量控制应答报文时，结合流量控制报文，计算往返时间，该往返时间并不是固定不变的，而是随着网络环境动态变化的。除此之外，往返时间还可以有其它作用，比如作为重传时间的依据等。
47.本发明中，优选的，步骤六中，通过直接对流量探测数据的流量控制间接达到对转发数据的流量控制，流量探测数据与转发数据完全分离，最大限度地高速转发数据。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。