基于网络编码TCP协议的网络加速系统的设计与实现

发布时间：2017-06-12 12:03

  本文关键词：基于网络编码TCP协议的网络加速系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前传统的传输控制协议(TCP, Transmission Control Protocol)由于在不可靠的互联网上提供了面向连接的、可靠的数据交付传输服务,因此TCP协议很快得到了广泛应用。但是伴随着大量移动App的出现(如QQ、米聊、微信、人人网、美团、百度糯米等),移动互联网快速发展。同时云计算所催生的大量应用对互联网应用的创新产生了深远的影响,这种双重的作用进一步地促使移动互联网的快速发展。而无线网络的的通信环境是一种高丢包率的环境,TCP协议的重传机制和拥塞控制机制反而成为了制约网络数据包传输速率的瓶颈。目前,这一问题都没有被很好地解决,而网络编码的出现为在高丢包率的应用场景下的TCP传输带来了新思路。本论文是基于网络编码理论和TCP协议,在高丢包率应用场景下,对传统TCP协议进行改进,实现一个网络加速系统。 本论文首先分析了TCP协议在高丢包率环境应用场景下的特点,对现有TCP协议的在这种应用场景下的不足进行总结。然后对网络编码理论进行研究和总结,对网络编码的基本原理、网络编码的编码模型,网络编码的应用及优化进行概括和总结。其次对Linux内核实现的TCP协议进行研究和总结,对TCP协议的关键数据结构,TCP的发送包和接收数据包流程进行概括和总结。最后对设计实现了一个基于网络编码TCP协议的网络加速系统,并对该系统进行验证和总结。 本论文提出了网络高丢包率的条件下基于网络编码理论对TCP协议进行改进的方案。论文基于网络编码理论和TCP协议实现了一个网络加速系统,使得在高丢包率的环境下TCP协议的应用性能有一定的提升,实现了网络加速的目的。同时网络编码的理论研究目前多应用于仿真层面,而本论文是在实际环境下对网络编码理论的实践应用,对网络编码理论的实践的有一定的指导作用。
【关键词】：TCP 网络编码 高丢包率 网络加速
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课程研究的背景与意义8-11
• 1.1.1 移动互联网的快速发展8
• 1.1.2 传统TCP协议存在的不足8-9
• 1.1.3 TCP协议与网络编码技术9-10
• 1.1.4 选题来源与意义10-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 网络编码理论发展现状11-12
• 1.2.2 网络加速发展现状12-13
• 1.3 论文研究内容及目标13-14
• 1.3.1 论文研究内容13
• 1.3.2 论文研究目标及成果13-14
• 1.4 攻读硕士期间的主要工作14
• 1.5 论文组织结构14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第二章 网络加速系统的相关技术背景16-24
• 2.1 网络编码的基本原理16-18
• 2.1.1 网络编码的概念16
• 2.1.2 网络编码的编码模型16-18
• 2.2 网络编码的编码方法18-20
• 2.2.1 固定线性网络编码19
• 2.2.2 随机线性网络编码19-20
• 2.3 网络编码的应用及优化20-21
• 2.3.1 网络编码的应用20
• 2.3.2 网络编码的优化研究20-21
• 2.4 TCP-P网络栈的体系结构21-23
• 2.4.1 TCP/IP网络体系结构介绍21
• 2.4.2 Linux内核中的TCP协议21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 网络加速系统的系统设计24-42
• 3.1 网络加速系统的需求分析24-25
• 3.2 TCP-P网络栈中的关键数据结构25-32
• 3.2.1 Linux内核中sk_buff的结构25-28
• 3.2.2 Linux内核中tcp_sock的结构28
• 3.2.3 Linux内核中sock的结构28-30
• 3.2.4 关键数据结构间关系研究与分析30-32
• 3.3 网络加速系统对TCP协议的修改设计32-37
• 3.3.1 Linux网络栈TCP实现综述32-33
• 3.3.2 TCP层数据包发送的流程描述33-34
• 3.3.3 TCP层数据包接收的流程描述34-35
• 3.3.4 TCP协议的ACK应答机制研究设计35
• 3.3.5 TCP流量控制在内核中的研究设计35-37
• 3.4 网络加速系统中网络编码子系统的设计37-38
• 3.5 网络加速系统内核编译技术38-40
• 3.6 网络加速系统代码移植技术40
• 3.7 本章小结40-42
• 第四章 网络加速系统在Linux平台下的实现42-59
• 4.1 网络加速系统的系统架构42-45
• 4.1.1 系统整体架构42-43
• 4.1.2 系统主要组成部分43-44
• 4.1.3 系统处理流程44-45
• 4.2 网络编码协议设计45-47
• 4.3 网络加速系统关键数据结构设计47
• 4.4 网络加速系统的详细实现47-51
• 4.4.1 网络编码模块实现47-49
• 4.4.2 网络解码模块实现49-50
• 4.4.3 网络编解码内核移植实现50-51
• 4.5 网络加速系统的展示和评估51-58
• 4.5.1 网络加速系统的实现效果51-55
• 4.5.2 网络加速系统的评估55-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 论文总结59
• 5.2 未来展望59-61
• 参考文献61-62
• 附录一62-64
• 附录二64-66
• 附录 缩略语66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨林;郑刚;胡晓惠;;网络编码的研究进展[J];计算机研究与发展;2008年03期

2 熊志强;黄佳庆;刘威;杨宗凯;;无线网络编码综述[J];计算机科学;2007年03期

3 罗万明,林闯,阎保平;TCP/IP拥塞控制研究[J];计算机学报;2001年01期

4 董赞强;沈苏彬;;网络编码研究综述[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2012年03期

5 陶少国;黄佳庆;杨宗凯;乔文博;熊志强;;网络编码研究综述[J];小型微型计算机系统;2008年04期

6 马冠骏;许胤龙;林明宏;宣颖;;基于网络编码的P2P内容分发性能分析[J];中国科学技术大学学报;2006年11期

7 李晖晖;杨燕玲;;网络加速技术选择及部署方案研究[J];移动通信;2013年12期

  本文关键词：基于网络编码TCP协议的网络加速系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：443973