使用UDP协议进行数据传输的方法

摘要

本发明涉及一种可使用UDP协议进行可靠数据传输的方法。使用UDP协议进行可自动链路恢复的数据传输方法，包括如下过程：(1)发送端和接收端之间进行连接握手过程；(2)发送端向接收端发送zpc_data命令数据报文；(3)接收端收到zpc_data命令数据报文后，定时向发送端发送zpc_ack确认数据报文；(4)数据包发送端和接收端之间关闭连接；过程(1)中的连接握手过程采用如下步骤，第一，发送端发送zpc_conn数据报文到接收端的预定UDP端口；第二，接收端收到来自发送端的zpc_conn数据报文后，同样发送zpc_conn数据报文到发送端。发送端和接收端的连接更加快速、简单，并无需上层应用程序的参与。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在计算机软件和互联网中进行数据传输的方法，尤其涉及一种可使用UDP协议进行可靠数据传输的方法。

背景技术

随着互联网接入技术的变化和各种新型的互联网应用不断涌现，传统的互联网数据传输协议(TCP协议和UDP协议)已经不能完全满足新型互联网应用对数据传输的要求。传统的TCP协议和UDP协议互有优缺点。UDP协议的优点是，建立连接方便，无需知道对方的物理地址，不受互联网防火墙和NAT网关的影响；缺点是不够可靠，容易出现数据报的丢失。而TCP协议的优缺点则与UDP协议正相反。对此的描述已经在申请号为200710094232.2的中国专利申请文件(下称文件A)的背景技术部分记载，此处就不再详细描述。为解决基于UDP协议的数据传输的不可靠问题，文件A给出了具体的解决方案，即使用UDP协议进行可靠数据传输的方法。但是，文件A中所述的使用UDP协议进行可靠数据传输的方法仍具有如下缺点：

第一，该技术方案完全模拟了TCP协议的三步握手，在网络情况较差的情况下，出现连接失败时，需要上层应用程序重复尝试，增加了上层应用程序的干预工作量。而且握手过程的三步(即“发送端发送TPCMD_CONNECT命令数据包到接收端”、“接收端发送TPCMD_CONNECT_ACK命令数据包到发送端”、“发送端发送TPCMD_CONNECT_EST命令数据包到接收端”)只要有一步失败，则本次握手过程失败，需要应用层参与重现尝试。所以，要建立连接比较复杂。

第二，文件A中所述的使用UDP协议进行可靠数据传输的方法不具有对端异常自动链路恢复功能。链路中断主要有两种情形，其一是网络中断，此类中断可以看做是网络延时，文件A中所述的使用UDP协议进行可靠数据传输的方法可以实现此类中断的自动链路恢复；其二是进行数据传输的两端中有一端异常(如程序异常恢复、程序重启、程序通讯模块初始化等)，这类中断需要数据传输的两端重新连接，文件A中所述的使用UDP协议进行可靠数据传输的方法无法实现这类中断的自动链路恢复。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种，该数据传输方法中，发送端和接收端的连接更加快速、简单，并无需上层应用程序的参与。

使用UDP协议进行可自动链路恢复的数据传输方法，包括如下过程：

(1)发送端和接收端之间进行连接握手过程；

(2)发送端向接收端发送zpc_data命令数据报文，此过程中，将发送端发出的zpc_data命令数据报文保存到发送队列中，并在接收端回应后再将已发送的zpc_data命令数据报文从发送数据队列中删除；

(3)接收端收到zpc_data命令数据报文后，定时向发送端发送zpc_ack确认数据报文，此过程中，接收端接收到发送端发来的zpc_data命令数据报文后，按照所述zpc_data命令数据报文的序列号将有效数据放入接收数据序列中，接收队列中的最小序号和期望序号相等，则链路的状态设置为可读，应用层通过状态查询，根据可读状态信息而读取接收队列数据，底层同时更新期望序号，并删除已读数据；过程(2)和过程(3)重复执行；

(4)数据包发送端和接收端之间关闭连接；

其中，

所述过程(1)中的连接握手过程采用如下步骤，

第一，发送端发送zpc_conn数据报文到接收端的预定UDP端口；

第二，接收端收到来自发送端的zpc_conn数据报文后，同样发送zpc_conn数据报文到发送端；发送端收到来自接收端的zpc_conn数据报文后，连接握手过程完成。

进一步的技术方案是，

发送端如果在预定时间内没有收到zpc_ack确认数据报文，发送端将未确认的zpc_data命令数据报文重新发送。

上述数据传输方法中，发送端和接收端的握手过程采用两步握手，取消了文件A所述的发送端发送TPCMD_CONNECT_EST数据包的步骤，也就是，只要发送端和接收端均相对方发送一次数据即可，无需发送端在发送确认数据。发送端和接收端可以相互发送数据即表明两者相互之间是“透明”的。发送端和接收端的连接更加快速、简单。上述连接方法采用了相互发现方式，在上层应用层只需要设置发现尝试次数，通讯层就会按照一定的周期尝试发现对方，提高发现成功率和降低上层干预。

本发明的另一目的是提供一种使用UDP协议进行数据传输方法，该方法可以实现发送端或者接收端异常时的自动链路恢复。

为了实现上述另一目的，本发明在前述实现第一目的的技术方案基础上增加如下技术特征：

在执行过程(2)或者过程(3)期间，如果发送端发生异常，则重新执行过程(1)，此后进入过程(2)、(3)继续进行剩余数据的传输；如果接收端发生异常，接收端将从收到发送端发送的最近一次的zpc_data命令数据报文丢弃，并向发送端发送zpc_recon通讯重连通讯重连数据报文，发送端收到zpc_recon数据报文后，重新对积压未发送的数据排序待发，接收的数据排序提交应用层处理并初始化接受数据队列，再重新执行过程(1)，此后进入过程(2)、(3)继续进行剩余数据的传输。

在接收端出现异常时，接收端与发送端不再“透明”，对于接收端来说，发送端发送的zpc_data命令数据报文是从身份不确定的发送端发送的，因此，接收端丢弃该zpc_data命令数据报文，同时要求发送端重新建立连接，等待连接过程完成后，被丢弃的zpc_data命令数据报文会重新发送，继续进行数据传输过程。实现接收端和发送端异常时的自动链路恢复。

进一步的技术方案是，

发送端和接收端的每个数据报文均封装协议头，并且对封装协议头的整个新数据报文进行加密，然后发送，对zpc_data命令数据报文非加密存入发送队列，重复发送时再加密发送；

接收端收到数据报文后，先对数据报文解密，然后根据所述协议头的信息处理信息报文。

附图说明

图1是本发明数据传输方法中发送端和接收端正常通讯过程的示意图；

图2是本发明数据传输方法中出现网络异常恢复通讯过程的示意图；

图3是本发明数据传输方法中出现对端异常自动恢复通讯过程的示意图；

具体实施方式

参见图1，使用UDP协议进行可自动链路恢复的数据传输方法，包括如下过程：

(1)发送端和接收端之间进行连接握手过程，及过程S1，该链接握手过程采用如下步骤，

第一，发送端发送zpc_conn数据报文到接收端的预定UDP端口；

第二，接收端收到来自发送端的zpc_conn数据报文后，同样发送zpc_conn数据报文到发送端；发送端收到来自接收端的zpc_conn数据报文后，链接握手过程完成。

(2)发送端向接收端发送zpc_data命令数据报文，此过程中，将发送端发出的zpc_data命令数据报文保存到发送队列中，并在接收端回应后再将已发送的zpc_data命令数据报文从发送数据队列中删除；

(3)接收端收到zpc_data命令数据报文后，定时向发送端发送zpc_ack确认数据报文，此过程中，接收端接收到发送端发来的zpc_data命令数据报文后，按照所述zpc_data命令数据报文的序列号将有效数据放入接收数据序列中，接收队列中的最小序号和期望序号相等，则链路的状态设置为可读，应用层通过状态查询，根据可读状态信息而读取接收队列数据，底层同时更新期望序号，并删除已读数据；过程(2)和过程(3)重复执行；过程(2)和过程(3)即为图中的过程S2。期望序号实际上表明应用层需要接收的数据包的序号，该期望序号从1开始。一个待发送的数据可能需要分成n个数据包进行发送，n值在协议头中标明。因此，对于一个待发送数据来说，期望序号是从1到n，这样可以保证应用层接收数据的有序性。

(4)数据包发送端和接收端之间关闭连接，即过程S3。

在过程S2中，发送端如果在预定时间内没有收到zpc_ack确认数据报文，发送端将未确认的zpc_data命令数据报文重新发送，这里所说的预定时间可以由编程人员自行设定。

参见图2，网络出现异常时，发送端发送的zpc_dada命令数据报文被丢失，或者接收端对zpc_data的数据报文的zpc_ack确认数据报文丢失，发送端将未确认的数据报文定时重发，并根据确认的丢失比例进行发送速度调整，降低网络的拥堵，接收端根据zpc_data数据报文序号进行重组排序，保证数据报文的正确可靠。网络恢复后，发送速度根据发送确认的丢失比例降低逐步恢复，最终将积压数据发送至对端。通讯链路自动回复正常。网络异常的恢复过程中，分布式计算两端(发送端和接收端)是透明的，即两者无需重新建立连接。

在执行过程(2)或者过程(3)期间，如果发送端发生异常，则重新执行过程(1)，此后进入过程(2)、(3)继续进行剩余数据的传输；如果接收端发生异常，参见图3，接收端将从收到发送端发送的最近一次的zpc_data命令数据报文丢弃，并向发送端发送zpc_recon通讯重连数据报文，发送端收到zpc_recon通讯重连数据报文后，重新对积压未发送的数据排序待发，接收的数据排序提交应用层处理并初始化接受数据队列，再重新执行过程(1)，此后进入过程(2)、(3)继续进行剩余数据的传输。

发送端和接收端的每个数据报文均封装协议头，并且对封装协议头的整个新数据报文进行加密，然后发送，对zpc_data命令数据报文非加密存入发送队列，重复发送时再加密发送；

接收端收到数据报文后，先对数据报文解密，然后根据所述协议头的信息处理信息报文。

所述协议头一般包括随机值、协议标识、协议版本、序列号、报文类型接收窗口大小和数据长度信息。

接收端收到数据报文并解密后，检验所述协议识别，对识别不通过的数据丢弃处理。

当发送端收到接收端的zpc_reconne通讯重连数据报文或者zpc_conn数据报文时，对发送队列积压数据重新从1开始按序编号，等待链路自动恢复后发送；

接收端接收到的每一个数据按序写入接收队列的排序位置，对序号位移超过接收窗口的数据报文丢弃，并对需要确认的报文序号记录，根据当前需要对zpc_data命令数据报文排序后检查期望序号和队列最小序号是否相等，如果相等则设置链路状态标志为可读状态，应用层通过查询此状态，读取数据，数据返回应用层后，从接收队列中删除，并且将期望序号+1；

当收到zpc_conn数据报文时，对积压在接收队列的数据报文按序排列提交应用层，并初始化接收队列控制信息，将期望序号初始化为1。

以上实施例描述仅用以说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，应涵盖在本发明的权利要求范围当中。