基于代理应答机制的网关加速的分析与研究

摘要

随着Internet和电子商务的蓬勃发展，越来越多的企业认识到，经济全球化的最佳途径是发展基于Internet的商务应用。在商务活动的日益频繁的时代背景之下，各企业越来越看重网络传输效率的高低。由于在广域网上TCP/IP协议的效率不尽人意，每次通讯都需要在客户端和服务器之间进行多次的“握手机制”，即使在高速的广域网链路上，TCP协议也表现出一定的局限性。区别于通过提高网络带宽来改善广域网通信效率，网关加速技术能够有效地减少不必要的数据传输和信息确认，从而有效地提高网络传输效率。人们对网关加速技术的需求也越来越强烈。 本论文基于的项目是北京交通大学安全体系结构研究中心与深圳惠尔顿信息技术有限公司的合作项目，该项目旨在研究开发具有自主知识产权的网关加速系统系列产品。本文详细叙述了现有网络加速系统的实现技术细节及分类，简要介绍了TCP/IP协议关于连接和传输的相关设计，以及分析了现有TCP/IP协议在广域网上传输效率的局限性。并针对现有的实际应用和市场需求，研究和讨论了代理网关加速系统如何节省TCP连接建立时间同时又能够确保其连接的可靠性的详细设计和实现。并主要解决了三次握手代理连接的实现问题、连接记录的存储管理和删除问题、数据包的修改和构造问题、数据包校验值增量更新问题、发送时间控制的实现问题等，并详细论述了各种丢包情况下系统维护的实现细节。同时对系统进行实际部署，对加速系统的实际性能、稳定性、抗压力性等方面进行评测。 与普通的TCP/IP协议传输相比，代理应答加速网关通过在客户端局域网中以代理应答的方式建立TCP连接，同时又能够保持原来的TCP传输协议语义不变。解决了在实际应用中，每次建立连接都需要通过广域网传输三次握手确认包，而产生较长等待时间的问题，很好地实现了广域网TCP连接加速的目的。

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致谢

1绪论

1.1研究背景

1.2广域网加速技术的种类和发展趋势

1.3 VPN网关加速系统相关项目介绍

1.4本文工作与论文意义

1.5论文组织

2 TCP连接相关介绍

2.1 TCP/IP简要介绍

2.1.1 TCP/IP的层次结构

2.1.2 TCP/IP包结构介绍

2.2 TCP连接的建立

2.3两种特殊情况

2.3.1半打开连接

2.3.2同时打开连接

2.4 TCP的状态变迁

2.5链路超时问题

2.5.1连接建立超时

2.5.2 TCP中的RTT和RTO

2.6 TCP协议的部分局限性

2.7本章小结

3代理应答网关的系统设计

3.1主要设计思想

3.1.1设计的出发点

3.1.2设计中需要考虑的问题和难点

3.1.3解决方案与部分技术

3.2代理应答设计方案概述

3.2.1代理发送模块的方案概述

3.2.2代理接收模块的方案概述

3.3模块设计

3.3.1连接信息记录管理模块设计

3.3.2数据包构造和修改模块设计

3.3.3时间控制模块设计

3.3.4代理发送模块设计

3.3.5代理接收模块设计

3.3.6丢包异常处理模块

3.4代理应答网关的状态变迁

3.5本章小结

4代理应答网关的系统实现

4.1连接信息记录管理的实现

4.2数据包构造和修改模块实现

4.3时间控制模块实现

4.4代理发送模块实现

4.5代理接收模块实现

4.6丢包异常处理实现

4.7本章小结

5系统测试及改进方案

5.1测试概况

5.1.1测试环境

5.1.2实现数据分析

5.1.3异常情况模拟测试

5.1.4实验结论

5.2改进方案

5.3本章小结

6结论

参考文献

作者简历