基于流编码的TCP性能增强代理设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

在天地一体化网络环境中，空间卫星链路的长时延、高误码率及链路上下行链路带宽非对称等链路特性，使得端到端可靠传输协议效率低下。针对这些问题，研究者提出了大量的改进方案，从其设计思路来看主要可以分为三类：第一类是基于 tcp 协议进行链路适应性改进的可靠传输协议方案，此类方案是通过对 tcp 协议参数进行调节或是对其拥塞控制算法进行改进来实现的；第二类是基于空间链路环境独立设计的可靠传输协议方案，此类方案是针对于特定的空间链路环境而设计的；第三类是基于 tcp 分段技术的可靠传输协议方案。

本课题即为第三类方案，采用 tcp 分段方法，部署性能增强代理（performanceenhancingproxy,pep）来改善流经链路的 tcp 连接的性能，以提高带宽利用率和降低端到端时延。

pep 的基本思想是分割端到端的连接，将入口处 tcp 连接的数据“截断”后以另一种适应长时延、高丢包链路的协议进行传输，并在出口处重新转换为常规 tcp 连接。这样既保持了对用户的完全透明又提供了更好的性能，并且地面的 tcp 协议不作任何修改。

2. 研究内容和问题

一，课题基本内容1）了解性能增强代理的基本概念和常见架构方式，熟悉基于 netfilter 的代理（proxy）实现；2）基于流编码的可靠 UDP 传输方法设计与实现；3）长时延、高丢包场景下基于流编码的性能增强代理的性能测试与分析。

二，预计解决的关键问题基于 netfilter 的服务端 TCP 流汇聚和转换，并在客户端正确地恢复分流。

3. 设计方案和技术路线

一，研究方法

本课题拟基于一种称为流编码的前向纠删编码传输方法设计和实现 pep。通过 netfilter 拦截 tcp 数据流，流编码将汇聚到 pep 入口缓冲区中的数据分组以源分组和修复分组交替的形式发出，在 pep 出口处译码并重新分流到相应 tcp 连接。

4. 研究的条件和基础

1，已有可用的流编码软件实现；2，已实现了基于流编码的可靠 UDP 传输。