CN104125034A - Udp数据包的传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于数据通信技术领域，提供了一种UDP数据包的传输方法及系统，其中，方法包括：客户端向服务器请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳检测连接；服务器确认客户端的TCP心跳检测连接，设置TCP心跳检测连接的心跳间隔时间；客户端向服务器发送UDP数据传输请求；服务器接受UDP数据传输请求，开始UDP数据传输；客户端接收到第一个UDP数据包后，设置检测窗口，当一个心跳间隔时间结束后，通过TCP心跳检测连接将检测结果发送给服务器；判断服务器在一个心跳间隔内是否收到了客户端的检测结果；若收到，则根据检测结果决定是否需要重传UDP数据包。本发明提供的UDP数据包的传输方法及系统，通过建立心跳检测通信，可以有效地提高UDP数据传输的可靠性。

Description

UDP数据包的传输方法及系统

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，尤其涉及一种UDP（User Datagram Protocol）数据包的传输方法及系统。

背景技术

在通信技术异常发达的今天，随着人们生活水平的提高，对接受信息的质量要求越来越高，不可避免，数据传输的要求也越来越高，特别是对声音，视频流等高质量流畅播放需求，要求数据传输既要实时，又要可靠。

目前常用的网络数据传输协议有两种：传输控制协议（Transmission Control Protocol，以下简称为TCP）和用户数据报协议（User Datagram Protocol，以下简称为UDP）。TCP是可靠的，面向连接的协议，有完善的数据传输验证机制，可靠性高，但是数据传输效率偏低，信道利用率偏低；UDP是为了提高数据传输效率设计的，但其对发送出去的数据没有验证机制，数据传输的可靠性较差，不适合对实时性、可靠性都有较高要求的应用环境。

针对UDP可靠性较差的问题，可以通过提供选择重传功能，使得丢失的数据包能被发送方重新传送，来提高UDP数据传输的可靠性，也可以通过提供UDP流量控制，测试往返时延（Round-Trip Time，以下简称为RTT），控制发送速率，来提高UDP数据传输的可靠性。

UDP选择重传功能是指在任意时刻，发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号，同时，接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号，当发送方发送帧后，等待接收方的确认信息，然后接收方回应是否有包丢失需要发送方重传，发送方根据收到的重传请求将指定序号的数据包重传。但是，在UDP选择重传协议中，接收方发送的重传请求包可能会因网络不稳定丢失，导致发送方捕捉不到，无法重传。

UDP流量控制是指发送方收到接收方的确认包，然后测量这些数据包的RTT，当RTT超过阈值，就控制发送端数据包发送速率，降低接收方接收数据包的丢失率，从而提高UDP数据传送的可靠性。但是，接收方发送的确认包可能会因网络不稳定丢失，使得发送方无法测量RTT，无法调整发包速率。

针对UDP可靠性差的缺陷，为了应对实际应用环境中，高质量，高效率数据传输的需求，本技术提供了一种通过建立心跳检测通信提高UDP数据传输可靠性的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种UDP数据包的传输方法及系统，旨在解决现有UDP数据传输的可靠性较差的技术问题。

本发明是这样实现的，一种UDP数据包的传输方法，包括：客户端向服务器请求用于检测所述UDP数据包传输的TCP心跳检测连接的步骤；所述服务器确认所述客户端的所述TCP心跳检测连接，设置所述TCP心跳检测连接的心跳间隔时间的步骤；所述客户端向所述服务器发送UDP数据传输请求的步骤；所述服务器接受所述UDP数据传输请求，开始UDP数据传输的步骤；所述客户端接收到第一个所述UDP数据包后，设置检测窗口，当所述TCP心跳检测连接的一个心跳间隔时间结束后，通过所述TCP心跳检测连接将检测结果发送给所述服务器的步骤；判断所述服务器在所述一个心跳间隔内是否收到了所述客户端的所述检测结果的步骤；以及若所述服务器在所述一个心跳间隔内收到了所述客户端的所述检测结果，则根据所述检测结果决定是否需要重传所述UDP数据包的步骤。

较优的，若所述UDP数据包的丢包率达到阈值，则对所述UDP数据包的所述发送速率进行调整。

较优的，还包括：若所述服务器在所述一个心跳间隔内没有收到所述客户端的所述检测结果，则重传上一次的UDP数据包，并调整所述UDP数据包的发送速率。

较优的，调整所述UDP数据包的所述发送速率是将所述UDP数据包的当前发送速率减半。

较优的，若所述服务器在连续5个心跳间隔内没有收到所述TCP心跳检测连接返回的检测结果，则停止传送所述UDP数据包。

较优的，还包括：将所述TCP心跳检测连接的所述心跳间隔时间发送至所述客户端的步骤；所述客户端确认所述TCP心跳检测连接的所述心跳间隔时间，启动数据接收检测线程并等待激活的步骤；以及所述客户端接收到第一个UDP数据包时，激活所述数据接收检测线程的步骤。

较优的，所述数据接收检测线程用于检查所述UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失。

较优的，还包括：所述客户端开启缓冲区用于缓冲UDP数据包的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种UDP数据包的传输系统，包括：客户端以及服务器，所述客户端包括TCP请求模块、UDP请求模块以及检测模块，所述服务器包括设置模块、数据传输模块以及处理模块，其中：所述TCP请求模块，向所述服务器的所述设置模块请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳检测连接；所述设置模块，确认所述客户端的所述TCP心跳检测连接，设置所述TCP心跳检测连接的心跳间隔时间；所述UDP请求模块，向所述服务器发送UDP数据传输请求；所述数据传输模块，接受所述UDP数据传输请求，开始UDP数据传输；所述检测模块，于接收到第一个UDP数据包后，设置检测窗口，当所述TCP心跳检测的一个心跳间隔时间结束后，通过所述TCP心跳检测连接将检测结果发送给所述服务器；以及所述处理模块，判断所述服务器在所述一个心跳间隔内是否收到了所述客户端发送的所述检测结果，若收到，则根据所述检测结果决定是否需要重传UDP数据包，若没收到，则重传上一次的UDP数据包，并调整所述UDP数据包的发送速率。

较优的，所述检测模块中进一步包括数据接收检测模块，用于检测所述UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失，并生成检测结果。

较优的，所述客户端还包括缓冲模块，用于缓冲数据。

较优的，所述处理模块预先设置丢包率阈值，当所述UDP数据包的丢包率达到阈值后，对所述UDP数据包的所述发送速率进行调整。

本发明提供的UDP数据包的传输方法及系统，通过建立心跳检测通信，可以有效地提高UDP数据传输的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的UDP数据包的传输方法流程图。

图2是本发明另一实施例提供的UDP数据包的传输方法流程图。

图3是本发明另一实施例提供的UDP数据包的传输方法流程图。

图4是本发明一实施例提供的UDP数据包的传输系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图1，图1是本发明一实施例提供的UDP数据包的传输方法流程图，如图1所示，UDP数据包的传输方法100包括以下步骤：

步骤S101：客户端向服务器请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳检测连接。

步骤S103：服务器确认客户端的TCP心跳检测连接，设置TCP心跳检测连接的心跳间隔时间，其中，心跳间隔时间是根据网络状况和系统性能设置。

步骤S105：客户端向服务器发送UDP数据传输请求。

步骤S107：服务器接受UDP数据传输请求，开始UDP数据传输。

步骤S109：客户端接收到第一个UDP数据包后，设置检测窗口，当一个TCP心跳检测的心跳间隔时间结束后，通过TCP心跳检测连接将检测结果发送给服务器。

步骤S111：判断服务器在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内是否收到了客户端的检测结果。若收到，则执行步骤S113；若没收到，则执行步骤S115。

步骤S113：若服务器在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内收到了客户端的检测结果，则根据检测结果决定是否需要重传UDP数据包，并设置阈值，当UDP数据包的丢包率达到阈值后，对UDP数据包的发送速率进行调整，具体调整方式为：当丢包率比较高时，将所述UDP数据包的当前发送速率减半，当丢包率比较低时，将所述UDP数据包的当前发送速率逐步增加。

步骤S115：若服务器在一个TCP心跳检测连接的心跳间隔内没有收到客户端返回的检测结果，则重传上一次的UDP数据包，并调整UDP数据包的发送速率。其中，具体调整方式为：将当前UDP数据包的发送速率减半，每隔一个心跳间隔再减半，若连续5个时间间隔没有收到TCP心跳检测连接返回的检测结果，则可认为网络环境很差，停止传送UDP数据包，直到网络环境恢复为止。

根据以上UDP数据包的传输方法100，服务器及客户端通过TCP心跳检测连接持续检测并调整UDP数据包的发送速率，直到客户端停止数据请求，以保证双方通信高效并可靠。

请参见图2，图2是本发明另一实施例提供的UDP数据包的传输方法流程图，如图2所示，UDP数据包的传输方法200包括以下步骤：

步骤S201：客户端向服务器请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳检测连接。

步骤S203：服务器确认客户端的TCP心跳检测连接，设置TCP心跳检测连接的心跳间隔时间，同时将TCP心跳检测连接的心跳间隔时间发送至客户端，并检测客户端的UDP数据传输请求，其中，心跳间隔时间是根据网络状况和系统性能设置。

步骤S205：客户端确认TCP心跳检测连接的心跳间隔时间，启动数据接收检测线程，等待激活。其中，数据接收检测线程用于检查UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失。

步骤S207：客户端向服务器发送UDP数据传输请求。

步骤S209：服务器接受UDP数据传输请求，开始UDP数据传输，并通过TCP心跳检测连接把UDP数据包的发送速率传送给客户端，然后等待客户端的检测结果。

步骤S211：客户端接收到第一个UDP数据包时，激活数据接收检测线程，并根据收到的UDP数据包的发送速率，设置检测窗口，当一个心跳间隔时间结束后，通过TCP心跳检测连接将检测结果发送给服务器。

步骤S213：判断服务器在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内是否收到了客户端的检测结果。若收到，则执行步骤S215；若没收到，则执行步骤S217。

步骤S215：若服务器在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内收到了客户端的检测结果，则根据检测结果决定是否需要重传UDP数据包，并设置阈值，当UDP数据包的丢包率达到阈值后，对UDP数据包的发送速率进行调整，具体调整方式为：当丢包率比较高时，将所述UDP数据包的当前发送速率减半，当丢包率比较低时，将所述UDP数据包的当前发送速率逐步增加。

步骤S217：若服务器在一个TCP心跳检测连接的心跳间隔内没有收到客户端返回的检测结果，则重传上一次的UDP数据包，并调整UDP数据包的发送速率。其中，具体调整方式为：将当前UDP数据包的发送速率减半，每隔一个心跳间隔再减半，若连续5个时间间隔没有收到TCP心跳检测连接返回的检测结果，则可认为网络环境很差，停止传送UDP数据包，直到网络环境恢复为止。

根据以上UDP数据包的传输方法200，服务器及客户端通过TCP心跳检测连接持续检测并调整UDP数据包的发送速率，直到客户端停止数据请求，以保证双方通信高效并可靠。

请参见图3，图3是本发明另一实施例提供的UDP数据包的传输方法流程图，如图3所示，UDP数据包的传输方法300包括以下步骤：

步骤S301：客户端向服务器请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳检测连接。

步骤S303：服务器确认客户端的TCP心跳检测连接，设置TCP心跳检测连接的心跳间隔时间，同时将TCP心跳检测连接的心跳间隔时间发送至客户端，并检测客户端的UDP数据传输请求，其中，心跳间隔时间是根据网络状况和系统性能设置。

步骤S305：客户端确认TCP心跳检测连接的心跳间隔时间，启动数据接收检测线程，等待激活。其中，数据接收检测线程用于检查UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失，通过TCP心跳检测连接向服务器提供反馈信息，提示服务器数据包丢失统计，并要求重传丢失包。

步骤S307：客户端开启缓冲区。其中，缓冲区用于缓冲数据，例如：视频播放数据，以保证当客户端接收的UDP数据传输有丢包产生时，在缓冲区数据读取完之前，可以等待服务器对丢失的UDP数据包进行重传，补全丢失的数据。

步骤S309：客户端向服务器发送UDP数据传输请求。

步骤S311：服务器接受UDP数据传输请求，开始UDP数据传输，并通过TCP心跳检测连接把UDP数据包的发送速率传送给客户端，然后等待客户端的TCP心跳信息，即，检测结果。

步骤S313：客户端接收到第一个UDP数据包时，激活数据接收检测线程，并根据收到的UDP数据包的发送速率，设置检测窗口，同时，开始心跳计时，并把数据解析后，存入缓冲区，当一个心跳间隔时间结束后，通过TCP心跳检测连接将检测结果发送给服务器。

步骤S315：判断服务器在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内是否收到了客户端的检测结果。若收到，则执行步骤S317；若没收到，则执行步骤S319。

步骤S317：若服务器在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内收到了客户端的检测结果，则根据检测结果决定是否需要重传UDP数据包，并设置阈值，当UDP数据包的丢包率达到阈值后，对UDP数据包的发送速率进行调整，具体调整方式为：当丢包率比较高时，将所述UDP数据包的当前发送速率减半，当丢包率比较低时，将所述UDP数据包的当前发送速率逐步增加。

步骤S319：若服务器在一个TCP心跳检测连接的心跳间隔内没有收到客户端返回的检测结果，则重传上一次的UDP数据包，并调整UDP数据包的发送速率。其中，具体调整方式为：将当前UDP数据包的发送速率减半，每隔一个心跳间隔再减半，若连续5个时间间隔没有收到TCP心跳检测连接返回的检测结果，则可认为网络环境很差，停止传送UDP数据包，直到网络环境恢复为止。

根据以上UDP数据包的传输方法300，服务器及客户端通过TCP心跳检测连接持续检测并调整UDP数据包的发送速率，直到客户端停止数据请求，以保证双方通信高效并可靠。

以上实施方式所提供的UDP数据包的传输方法在客户端和服务器之间建立一个TCP心跳监测连接，然后通过检测信息和心跳连接的稳定性来提高可靠性。客户端启用一个数据接收检测线程，检测UDP数据包的丢失情况，并以TCP心跳监测连接每隔一个心跳间隔发送检测结果给服务器；服务器根据TCP心跳监测连接反馈的信息和TCP心跳监测连接本身是否稳定来判断网络状况，并调整UDP数据包传送速率。合理的整合了TCP的可靠和UDP的高效传输特性，实现了高质量的数据传输。

请参见图4，图4是本发明一实施例提供的UDP数据包的传输系统的结构示意图。如图4所示，UDP数据包的传输系统400包括：客户端410以及服务器420，其中，客户端410包括TCP请求模块411、UDP请求模块412、以及检测模块413；服务器420包括设置模块421、数据传输模块422、以及处理模块423。

客户端410的TCP请求模块411向设置模块421请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳监测连接。

服务器420的设置模块421确认客户端410的TCP心跳监测连接，设置TCP心跳监测连接的心跳间隔时间，其中，心跳间隔时间是根据网络状况和系统性能设置。

客户端410的UDP请求模块412向服务器420发送UDP数据传输请求。

服务器420的数据传输模块422接受UDP数据传输请求，开始UDP数据传输。

客户端410的检测模块413接收到第一个UDP数据包后，设置检测窗口，当一个TCP心跳检测的心跳间隔时间结束后，通过TCP心跳检测连接将检测结果发送给服务器420。检测模块413中进一步包括数据接收检测模块（图中未示），用于检测UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失，并生成检测结果。

服务器420的处理模块423判断服务器420在一个TCP心跳检测连接心跳间隔内是否收到了客户端410发送的检测结果。若收到，则根据检测结果决定是否需要重传数据包；若没收到，则重传上一次的UDP数据包，并调整UDP数据包的发送速率。

另外，处理模块423还会预先设置一丢包率阈值，当UDP数据包的丢包率达到阈值后，对UDP数据包的发送速率进行调整，具体调整方式为：当丢包率比较高时，将所述UDP数据包的当前发送速率减半，当丢包率比较低时，将所述UDP数据包的当前发送速率逐步增加。若处理模块423在一个TCP心跳检测连接的心跳间隔内没有收到客户端返回的检测结果，则将当前UDP数据包的发送速率减半。若接下来还是没有收到客户端返回的检测结果，则每隔一个心跳间隔再减半，若连续5个时间间隔没有收到TCP心跳检测连接返回的检测结果，则可认为网络环境很差，停止传送UDP数据包，直到网络环境恢复为止。

客户端410中还包括缓冲模块（图中未示），用于缓冲数据，例如：视频播放数据，如果客户端410接收的UDP数据包有丢失，在从缓冲模块读取到该段数据之前，可以等待服务器420对丢失的UDP数据包进行重传，以补全数据。

以上实施方式所提供的UDP数据包的传输方法及系统，通过在客户端以及服务器之间建立心跳检测通信，可以有效地提高UDP数据传输的可靠性，并保证了信道的利用率和UDP数据传输的高效性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1. 一种UDP数据包的传输方法，其特征在于，包括：

客户端向服务器请求用于检测所述UDP数据包传输的TCP心跳检测连接的步骤；

所述服务器确认所述客户端的所述TCP心跳检测连接，设置所述TCP心跳检测连接的心跳间隔时间的步骤；

所述客户端向所述服务器发送UDP数据传输请求的步骤；

所述服务器接受所述UDP数据传输请求，开始UDP数据传输的步骤；

所述客户端接收到第一个所述UDP数据包后，设置检测窗口，当所述TCP心跳检测连接的一个心跳间隔时间结束后，通过所述TCP心跳检测连接将检测结果发送给所述服务器的步骤；

判断所述服务器在所述一个心跳间隔内是否收到了所述客户端的所述检测结果的步骤；以及

若所述服务器在所述一个心跳间隔内收到了所述客户端的所述检测结果，则根据所述检测结果决定是否需要重传所述UDP数据包的步骤。

2. 如权利要求1所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于：

若所述UDP数据包的丢包率达到阈值，则对所述UDP数据包的所述发送速率进行调整。

3. 如权利要求1所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于，还包括：

若所述服务器在所述一个心跳间隔内没有收到所述客户端的所述检测结果，则重传上一次的UDP数据包，并调整所述UDP数据包的发送速率。

4. 如权利要求3所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于：

调整所述UDP数据包的所述发送速率是将所述UDP数据包的当前发送速率减半。

5. 如权利要求3所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于：

若所述服务器在连续5个心跳间隔内没有收到所述TCP心跳检测连接返回的检测结果，则停止传送所述UDP数据包。

6.如权利要求1所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于，还包括：

将所述TCP心跳检测连接的所述心跳间隔时间发送至所述客户端的步骤； 

所述客户端确认所述TCP心跳检测连接的所述心跳间隔时间，启动数据接收检测线程并等待激活的步骤；以及

所述客户端接收到第一个UDP数据包时，激活所述数据接收检测线程的步骤。

7. 如权利要求6所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于，所述数据接收检测线程用于检查所述UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失。

8. 如权利要求1所述的UDP数据包的传输方法，其特征在于，还包括：

所述客户端开启缓冲区用于缓冲UDP数据包的步骤。

9. 一种UDP数据包的传输系统，其特征在于，包括：客户端以及服务器，所述客户端包括TCP请求模块、UDP请求模块以及检测模块，所述服务器包括设置模块、数据传输模块以及处理模块，其中：

所述TCP请求模块，向所述服务器的所述设置模块请求用于检测UDP数据包传输的TCP心跳检测连接；

所述设置模块，确认所述客户端的所述TCP心跳检测连接，设置所述TCP心跳检测连接的心跳间隔时间；

所述UDP请求模块，向所述服务器发送UDP数据传输请求；

所述数据传输模块，接受所述UDP数据传输请求，开始UDP数据传输；

所述检测模块，于接收到第一个UDP数据包后，设置检测窗口，当所述TCP心跳检测的一个心跳间隔时间结束后，通过所述TCP心跳检测连接将检测结果发送给所述服务器；以及

所述处理模块，判断所述服务器在所述一个心跳间隔内是否收到了所述客户端发送的所述检测结果，若收到，则根据所述检测结果决定是否需要重传UDP数据包，若没收到，则重传上一次的UDP数据包，并调整所述UDP数据包的发送速率。

10. 如权利要求9所述的UDP数据包的传输系统，其特征在于：

所述检测模块中进一步包括数据接收检测模块，用于检测所述UDP数据包在一个心跳间隔时间内是否有丢失，并生成检测结果。

11. 如权利要求9所述的UDP数据包的传输系统，其特征在于：所述客户端还包括缓冲模块，用于缓冲数据。

12. 如权利要求9所述的UDP数据包的传输系统，其特征在于：

所述处理模块预先设置丢包率阈值，当所述UDP数据包的丢包率达到阈值后，对所述UDP数据包的所述发送速率进行调整。