高BDP网络加速网关设计与实现

发布时间：2017-08-05 15:41

  本文关键词：高BDP网络加速网关设计与实现

  更多相关文章： 高带宽时延乘积 TCP HTTP 加速 透明代理

【摘要】：随着互联网的发展,无线网络、高速网络以及卫星网络等高带宽时延(Bandwidthdelay Product)网络正在逐步成为主流网络。由于高带宽时延网络的固有特点,TCP/IP协议难以发挥常规广域网中的优良性能,基本的数据传输及上层应用受到较大影响。针对这一问题,本文以提高网络传输效率为目标,设计并实现了一套适用于高带宽时延网络的加速网关系统。该系统对高带宽时延网络的加速效果显著,支持透明方式部署,具有良好的可扩展性、易配置性。本文首先分析了高带宽时延网络面临的具体性能问题,简要介绍了WEB缓存机制。然后针对典型的高带宽时延网络应用场景,讨论了加速网关的功能需求和性能需求。接着,基于TCP分割实现了TCP透明代理,测试比较了不同的拥塞避免算法,给出了TCP协议参数的调整优化方法,实现了TCP数据流的去重和压缩功能。接下来,讨论了WEB缓存代理的透明部署方式以及缓存配置和访问控制规则设置,并给出了一种层叠部署方案以实现连接的重用。最后,在特定高带宽时延网络环境中部署了该加速系统,并对其加速优化效果做了测试和分析。本文的核心是在高带宽时延链路两端部署加速网关,通过使用协议欺骗技术,将经过该链路的TCP连接切割为三段,相当于三个单独的TCP连接,位于两个加速网关之间的TCP连接完全受控,通过对该段TCP连接进行针对性地优化,就能提升高带宽时延网络的传输效率。对加速网关主机进行TCP协议参数优化和拥塞避免算法调整,可以使双向的TCP传输得到优化加速。TCP的流去重和流压缩,以及HTTP的资源缓存机制都是为了减少需要经过高带宽时延链路进行传输的数据量。测试结果表明,该系统能显著提高高带宽时延网络的传输效率,TCP整体加速比达1.5倍以上,HTTP访问在缓存命中时响应时间比能达到10倍。在本文的基础上,后续还可对该系统做多方面的改进,并增加对其它网络协议的优化支持。
【关键词】：高带宽时延乘积 TCP HTTP 加速 透明代理
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.05
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-16
• 1.1 研究背景及意义14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 本文的组织结构15-16
• 第二章 面临问题与相关技术16-22
• 2.1 高BDP网络面临问题16-18
• 2.1.1 窗口限制16-17
• 2.1.2 累积确认17
• 2.1.3 往返时延测量17-18
• 2.1.4 序列号回绕18
• 2.2 WEB缓存18-22
• 2.2.1 缓存控制19-20
• 2.2.2 缓存实施20
• 2.2.3 WEB缓存系统20-22
• 第三章 需求分析与概要设计22-26
• 3.1 需求分析22-23
• 3.1.1 应用场景描述22
• 3.1.2 功能要求22-23
• 3.1.3 性能要求23
• 3.2 概要设计23-26
• 3.2.1 总体架构23-24
• 3.2.2 功能描述24-26
• 第四章 TCP加速设计与实现26-47
• 4.1 TCP拥塞控制算法26-27
• 4.2 TCP Spoofing技术27-36
• 4.2.1 Split TCP27-31
• 4.2.2 协议参数优化31-33
• 4.2.3 拥塞避免算法选择33-36
• 4.3 流去重设计与实现36-42
• 4.3.1 数据去重技术36-37
• 4.3.2 流去重37-39
• 4.3.3 滚动检验和39-40
• 4.3.4 缓存管理40-42
• 4.4 流压缩设计与实现42-47
• 4.4.1 数据压缩算法42-43
• 4.4.2 流压缩实现43-47
• 第五章 HTTP加速实现47-54
• 5.1 系统环境准备47-48
• 5.2 缓存设置48-49
• 5.3 访问控制49-50
• 5.4 透明代理50-51
• 5.5 连接重用51-54
• 第六章 部署和测试54-60
• 6.1 测试环境部署54-56
• 6.2 测试及结果56-60
• 6.2.1 TCP加速代理测试56-58
• 6.2.2 HTTP缓存服务测试58-60
• 第七章 总结与展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 作者简介64-65

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本文编号：625681