CN111865940B - 一种传输优化的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种传输优化的方法及装置，包括截取客户端的TCP报文；响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器.本发明的有益效果为：本发明的传输层在连接建立过程中，提高了传输效率。通过Quic的高速SD‑WAN骨干网络通过更短的时间进行传输连接，延迟的时间更短；而且客户端可以在本地缓存加密的认证信息，在再次与服务器建立连接时可以实现无延迟连接，大大提高传输层连接建立的效率。高质量的高速SD‑WAN骨干网络更加快捷，还可以基于互联网基础设施进行专线构建。

Description

一种传输优化的方法及装置
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种传输优化的方法及装置。
背景技术
传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议，它具有以下特点：
面向连接的运输层协议：在使用TCP协议之前，首先需要建立TCP连接，TCP的连接需要经过三次握手完成。传送数据完毕后，经历四次挥手过程释放已经建立的TCP连接；
一条TCP连接有两个端点，连接是点对点的；
提供可靠交付的服务：通过TCP连接传送的数据，不会出现差错不会丢失并且按序到达；
提供全双工通信：TCP允许通信双方的应用程序进程在任何时候都能发送数据。TCP连接的两端都设有缓存，分为发送缓存和接收缓存，用来临时存放双向通信的数据。发送时，应用程序把数据传给TCP的缓存，TCP会在合适的时候把数据发送出去。接收时，TCP把接收到的数据放入缓存，供上层的应用程序读取。
面向字节流：虽然应用程序和TCP的交互是一次一个数据块，但TCP把应用程序交下来的数据看成一串无结构的字节流，TCP根据对方给出的窗口值和当前网络的拥塞程度决定一个报文段包含多少字节。如果应用程序传到TCP缓存的数据块太长，TCP就会把它划分短些再传送。如果应用程序发来的数据太少时，TCP将会等待积累足够多的字节后再构成报文段发送出去。
TCP协议的三次握手流程和四次挥手流程虽然保证了网络的可靠连接，但是也造成了客户访问网络建立TCP连接的时间比较长，特别是当网络质量不好时，客户体验效果比较差。为此，本发明提出一种传输优化的方法，解决TCP建立连接时间太长的问题，提升客户体验。
发明内容
本发明提供一种传输优化的方法及装置，用以解决TCP建立连接时间太长的情况。
一种传输优化的方法，其特征在于，包括：
截取客户端的TCP报文；
响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；
根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器。
作为本发明的一种实施例：所述截取客户端的TCP报文，包括：
在所述第一CPE代理设备接收到TCP连接请求时，所述第一CPE代理设备代理所述TCP连接请求；
根据所述TCP连接请求，所述第一CPE代理设备向所述客户端发送代理TCP报文；
根据所述代理TCP报文，所述客户端明确与所述第一CPE代理设备的传输路径正常，并发送所述客户的数据报文至所述第一CPE代理设备。
作为本发明的一种实施例：所述响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接，包括：
根据所述数据报文，通过所述客户端向所述第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP SYN握手消息包含第一标志位，所述第一标志位用于判断所述客户端是否确认连接；
当所述第一CPE代理设备收到所述客户端发送的TCP SYN握手消息后，发送TCPACK消息至所述客户端响应所述TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP ACK消息包含第二标志位，所述第二标志位用于判断所述第一CPE代理设备是否确认连接；
在所述客户端接收到所述TCP ACK消息后，所述客户端发送TCP ACK请求至所述第一CPE代理设备，所述客户端与所述第一CPE代理设备建立TCP连接；
在所述客户端与所述第一CPE代理设备连接后，所述第一CPE代理设备与所述目标服务器的第二CPE代理设备建立传输连接；
根据所述传输连接，所述第一CPE代理设备生成Quic Initial报文，并将所述QuicInitial报文发送至所述第二CPE代理设备；其中，
所述Quic Initial报文填充有TCP Proxy Stream Frame，所述TCP Proxy StreamFrame包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；
所述Quic Initial报文通过SD-WAN高速骨干网络发送；其中，
所述SD-WAN高速骨干网络为所述第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间的一种Overlay网络传输路径。
作为本发明的一种实施例：所述TCP ACK消息通过以下步骤获取：
步骤1：根据所述TCP SYN握手消息，确定所述客户端的标志位为0或1时的预估信噪比XG：
Figure BDA0002565597960000041
其中，所述x1表示第一标志位为1时的信号方差；所述x0表示第一标志位为0时的信号方差；所述y1表示第一标志位为1时的信号期望值；所述y0表示第一标志位为0时的信号期望值；
步骤2：根据所述TCP SYN握手消息，获取所述第一标志位为0或1时的信号强度值P，并确定所述第一标志位为0或1时的实际信噪比XS：
Figure BDA0002565597960000042
其中；所述P1表示第一标志位为1时的信号强度；所述x0表示第一标志位为0时的信号强度；所述g表示强度方差比；
步骤3：根据所述实际信噪比XS和预估信噪比XG，确定所述TCP ACK消息K:
Figure BDA0002565597960000043
其中，当K≥1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为1，表示所述第一CPE代理设备确认连接；当K＜1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为0，表示所述第一CPE代理设备未确认连接。
作为本发明的一种实施例：所述根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器，包括：
在所述第一CPE代理设备接收到客户端发送的数据报文时，所述第一CPE代理设备封装数据报文，经过SD-WAN Overlay路径转发到所述第二CPE代理设备；
当所述第二CPE代理设备解封装数据报文时，根据所述第二CPE代理设备跟服务器建立的传输连接，将所述数据报文发送到目标服务器。
一种传输优化的装置，其特征在于，包括：
截取模块：用于截取客户端的TCP报文；
第一处理模块：用于响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；
第二处理模块：用于根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器。
作为本发明的一种实施例：所述截取模块还包括：
第一代理单元：用于在所述第一CPE代理设备接收到TCP连接请求时，所述第一CPE代理设备代理所述TCP连接请求；
第一发送单元：用于根据所述TCP请求，所述第一CPE代理设备向所述客户端发送代理TCP报文；
第二发送单元：用于根据所述代理TCP报文，所述客户端明确与所述第一CPE代理设备的传输路径正常，并发送所述客户的数据报文至所述第一CPE代理设备。
作为本发明的一种实施例：所述第一处理模块包括：
第三发送单元：用于根据所述数据报文，通过所述客户端向所述第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP SYN握手消息包含第一标志位，所述第一标志位用于判断所述客户端是否确认连接；
第四发送单元：用于当所述第一CPE代理设备收到所述客户端发送的TCP SYN握手消息后，发送TCP ACK消息至所述客户端，响应所述TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP ACK消息包含第二标志位，所述第二标志位用于判断所述第一CPE代理设备是否确认连接；
第一连接单元：用于在所述客户端接收到所述TCP ACK消息后，所述客户端发送TCP ACK请求至所述，所述客户端与所述第一CPE代理设备建立TCP连接；
第二连接单元：用于在所述客户端与所述第一CPE代理设备连接后，所述第一CPE代理设备与所述目标服务器的第二CPE代理设备建立传输连接；
第五发送单元：用于根据所述传输连接，所述第一CPE代理设备生成Quic Initial报文，并将所述Quic Initial报文发送至所述第二CPE代理设备；其中，
所述Quic Initial报文填充有TCP Proxy Stream Frame，所述TCP Proxy StreamFrame包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；
所述Quic Initial报文通过SD-WAN高速骨干网络发送，其中，
所述SD-WAN高速骨干网络为所述第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间的一种Overlay网络传输路径。
作为本发明的一种实施例：所述第四发送单元的TCP ACK消息通过以下步骤获得：
步骤1：根据所述TCP SYN握手消息，确定所述客户端的标志位为0或1时的预估信噪比XG：
Figure BDA0002565597960000071
其中，所述x1表示第一标志位为1时的信号方差；所述x0表示第一标志位为0时的信号方差；所述y1表示第一标志位为1时的信号期望值；所述y0表示第一标志位为0时的信号期望值；
步骤2：根据所述TCP SYN握手消息，获取所述第一标志位为0或1时的信号强度值P，并确定所述第一标志位为0或1时的实际信噪比XS：
Figure BDA0002565597960000072
其中；所述P1表示第一标志位为1时的信号强度；所述x0表示第一标志位为0时的信号强度；所述g表示强度方差比；
步骤3：根据所述实际信噪比XS和预估信噪比XG，确定所述TCP ACK消息K:
Figure BDA0002565597960000073
其中，当K≥1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为1，表示所述第一CPE代理设备确认连接；当K＜1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为0，表示所述第一CPE代理设备未确认连接。
作为本发明的一种实施例：所述第二处理单元包括：
第三连接单元：用于在所述第一CPE代理设备接收到客户端发送的数据报文时，所述第一CPE代理设备封装数据报文，经过SD-WAN Overlay路径转发到所述第二CPE代理设备；
第一接收单元：用于当所述第二CPE代理设备解封装数据报文时，根据所述第二CPE代理设备跟服务器建立的传输连接，将所述数据报文发送到目标服务器。
本发明的有益效果为：本发明的传输层在连接建立过程中，客户端跟第一CPE代理设备之间实现快速建立TCP连接，并开始发送数据，提高传输效率。第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间通过Quic的高速SD-WAN骨干网络通过更短的时间进行传输连接，延迟的时间更短；而且客户端可以在本地缓存加密的认证信息，在再次与服务器建立连接时可以实现无延迟连接，大大提高传输层连接建立的效率。高质量的高速SD-WAN骨干网络保证了Quic建立的时间相比于普通的互联网链路更加快捷，还可以基于互联网基础设施进行专线构建。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例中一种传输优化的方法的方法流程图；
图2为本发明实施例中一种传输优化的方法的装置组成图；
图3为本发明实施例中的一种组网图；
图4为本发明实施例中的TCP Proxy Stream Frame格式图
图5为本发明实施例中的连接流程图；
图6为本发明实施例中数据转发的流程图；
图7为本发明实施例中连接关闭的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中：TCP表示传输控制协议，Stream ID：标识一条Quic流，在本发明中，客户端尝试跟服务器端尝试建立的TCP报文的数据都使用本Stream ID标识；Source IPAddress表示源IP地址，客户端IP地址，如果客户端设备在防火墙之内时，该地址为客户端经过防火墙映射后的公网IP地址；Destination IP Address表示目的IP地址，服务器IP地址，一般为公网IP地址；Source Port表示源端口号，客户端发起的TCP连接的源端口号；Destination Port表示目的端口号，客户端发起的TCP连接的目的端口号。本发明提出的Quic TCP Proxy Stream封装在Quic 0-RTT/1-RTT/Initial/Handshake报文中。CPE表示客户驻地网络；Quic表示快速UDP网络；Quic Initial表示初始报文；TCP SYN表示TCP同步报文；TCP ACK表示表示TCP确认；CONECTION-CLOSE表示表示停止和关闭。
图3所示为本发明的组网图，客户端和目标服务器之间的TCP连接被CPE终结和代理，CPE之间构建基于高速SD-WAN骨干网络的Quic(Quick UDP Internet Connection，快速UDP网络连接)传输连接，一方面，Quic只需要1-RTT(Round-Trip Time)的延迟就可以建立可靠安全的连接，相比TCP连接的三次握手需要3-RTT的连接建立时间，而且客户端可以在本地缓存加密的认证信息，在再次与服务器建立连接时可以实现0-RTT的连接建立延迟，大大提高传输层连接建立的效率。另外一方面，Quic连接建立基于高速SD-WAN骨干网络建立连接，其高质量的网络保证了Quic建立的时间相比于普通的互联网链路更加快捷，高速SD-WAN骨干网络是一种Overlay的网络传输路径，基于互联网基础设施/专线构建。
实施例1：
一种传输优化的方法，包括：
步骤100：截取客户端的TCP报文；
步骤101：响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；
步骤102：根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器。
上述技术方案的原理在于：本发明通过CPE截取客户端的TCP报文，当客户端向服务器发送TCP连接请求报文时，CPE获取该TCP连接请求报文，不转发该TCP连接请求报文到服务器，而由TCP处理模块进行处理，CPE担任TCP代理功能，建立CPE代理设备跟客户端之间的TCP连接；CPE代理设备的第一CPE代理设备和第二CPE代理设备代理客户端和服务器之间的TCP连接，维护TCP连接和状态，封装和解封装TCP报文，通过在第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间构建维护和关闭的Quic传输连接，对收到的TCP报文进行Quic的封装和解封装，当收到客户端的TCP连接建立请求时，本发明的在Quic传输连接时，封装该TCP连接请求发送到对端CPE(即目标服务器的CCPE代理设备-第二CPE代理设备)，触发对端CPE发起跟服务器建立TCP连接。
上述技术方案的有益效果在于：本发明的传输层在连接建立过程中，客户端跟第一CPE代理设备之间实现快速建立TCP连接，并开始发送数据，提高传输效率。第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间通过Quic的高速SD-WAN骨干网络通过更短的时间进行传输连接，延迟的时间更短；而且客户端可以在本地缓存加密的认证信息，在再次与服务器建立连接时可以实现无延迟连接，大大提高传输层连接建立的效率。高质量的高速SD-WAN骨干网络保证了Quic建立的时间相比于普通的互联网链路更加快捷，还可以基于互联网基础设施进行专线构建。
在一个实施例中，本发明还包括：
客户端可以向目标服务器发送TCP连接关闭请求时，CPE代理设备获取该TCP连接关闭请求，不转发该TCP连接关闭请求报文到服务器，由TCP进行处理进行处理，CPE代理设备关闭跟客户端之间的TCP连接。
目标服务器主动发起TCP连接关闭请求时，CPE代理设备关闭跟服务器之间的TCP连接请求；当CPE代理设备跟客户端/目标服务器之间的TCP连接已经建立并收到了客户端/目标服务器发送的TCP数据时，CPE代理设备保存TCP的状态信息，并将所述TCP报文交由Quic封装处理，进行Quic报文封装发送到第二CPE代理设备，即：的CPE代理设备。
实施例2：
作为本发明的一种实施例，所述截取客户端的TCP报文，包括：
在所述第一CPE代理设备接收到TCP连接请求时，所述第一CPE代理设备代理所述TCP连接请求；
根据所述TCP连接请求，所述第一CPE代理设备向所述客户端发送代理TCP报文；
根据所述代理TCP报文，所述客户端明确与所述第一CPE代理设备的传输路径正常，并发送所述客户的数据报文至所述第一CPE代理设备。
上述技术方案的原理在于：本发明在客户端主机发起TCP连接建立请求时，第一CPE代理设备收到后，不直接转发到服务器，而根据代理该TCP连接，向客户端发送代理TCP报文，客户端接收到来自第一CPE代理设备的TCP报文后，明确了从客户端到第一CPE代理设备之间的传输路径是正常的，进而客户端可以向第一CPE代理设备发送TCP报文，实现TCP报文的截取。
上述技术方案的有益效果在于：本发明通过在TCP设置传输层，设置和客户端对应的第一CPE代理设备，实现客户端和第一CPE代理设备的短距离连接，而不是直接连接目标服务器，而第一CPE代理设备作为客户端的代理设备，实现了TCP报文的截取。也更加容易通过使用其它的高速网络连接目标服务器。
实施例3：
作为本发明的一种实施例，所述响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接，包括：
根据所述TCP报文，通过所述客户端向所述第一CP1代理设备发送TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP SYN握手消息包含第一标志位，所述第一标志位用于判断所述客户端是否确认连接；
当所述第一CPE代理设备收到所述客户端发送的TCP SYN握手消息后，发送TCPACK消息至所述客户端响应所述TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP ACK消息包含第二标志位，所述第二标志位用于判断所述第一CPE代理设备是否确认连接；
在所述客户端接收到所述TCP ACK消息后，所述客户端发送TCP ACK请求至所述，所述客户端与所述第一CPE代理设备建立TCP连接；
在所述客户端与所述第一CPE代理设备连接后，所述第一CPE代理设备与所述目标服务器的第二CPE代理设备建立Quic连接；
根据所述Quic连接，所述第一CPE代理设备封装所述TCP报文，生成Quic Initial报文，并将所述Quic Initial报文发送至所述第二CPE代理设备；其中，
如图4所示，所述Quic Initial报文填充有TCP Proxy Stream Frame，所述TCPProxy Stream Frame包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；
所述Quic Initial报文通过SD-WAN高速骨干网络发送，其中，
所述SD-WAN高速骨干网络为所述第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间的一种Overlay网络传输路径。
上述技术方案的原理在于：本发明的第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息是为了实现客户端与第一代理设备之间的验证连接，TCP SYN握手消息中包含标志位，可以得到客户端确认连接还是不连接的状态信息，而TCP ACK消息确定了第一CPE代理设备确认连接还是不连接的状态信息。Quic通过将客户端的TCP报文进行封装，封装之后进行传输，封装的作用是更加高效安全的传输，而且可以进行高速传输。本发明的封装之后生成的QuicInitial报文包含了客户端信息和TCP Proxy Stream Frame信息，进而实现数据更好的传输。
上述技术方案的有益效果在于：通过握手信息实现了客户端和第一CPE代理设备之间的验证连接和传输，更能加快连接速度。而通过Quic实现两个代理设备之间的连接，使得TCP报文能够通过高速网络进行数据传输。
实施例4：
作为本发明的一种实施例，所述TCP ACK消息通过以下步骤获取：
步骤1：根据所述TCP SYN握手消息，确定所述客户端的标志位为0或1时的预估信噪比XG：
Figure BDA0002565597960000141
其中，所述x1表示第一标志位为1时的信号方差；所述x0表示第一标志位为0时的信号方差；所述y1表示第一标志位为1时的信号期望值；所述y0表示第一标志位为0时的信号期望值；
步骤2：根据所述TCP SYN握手消息，获取所述第一标志位为0或1时的信号强度值P，并确定所述第一标志位为0或1时的实际信噪比XS：
Figure BDA0002565597960000151
其中；所述P1表示第一标志位为1时的信号强度；所述x0表示第一标志位为0时的信号强度；所述g表示强度方差比；
步骤3：根据所述实际信噪比XS和预估信噪比XG，确定所述TCP ACK消息K:
Figure BDA0002565597960000152
其中，当K≥1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为1，表示所述第一CPE代理设备确认连接；当K＜1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为0，表示所述第一CPE代理设备未确认连接。
上述技术方案的原理和有益效果在于：本发明基于TCP SYN握手消息的预估信噪比和际信噪比，能够计算得到对应的TCP ACK消息。本发明在信噪比计算时，通过第一标志位，即客户端连接状态和不连接状态，基于方差和预期的期望值，能够得到预测的信噪比，而通过强度和预期的期望值进行计算，实现了对实际信噪比的确定，最后通过构建信噪比、强度、期望值和方差的计算转换模型，得到最终的TCP ACK消息，使得TCP ACK消息完全由实际状况进行确定，进而实现TCP ACK消息的只能和快速获取。
实施例5：
作为本发明的一种实施例，所述根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器，包括：
在所述第一CPE代理设备接收到客户端发送的数据报文时，所述第一CPE代理设备封装数据报文，经过SD-WAN Overlay路径转发到所述第二CPE代理设备；
当所述第二CPE代理设备解封装数据报文时，根据所述第二CPE代理设备跟服务器建立的传输连接，将所述数据报文发送到目标服务器。
上述技术方案的原理在于：第二CPE代理设备通过解封装Quic Initial报文，可以将TCP数据通过Quic进行处理，CPE收到对端CPE的Quic数据时，根据Quic数据封装TCP报文，发送到目标服务器。
在一个实施例中：在CPE代理设备之间构建、维护、关闭Quic连接，对CPE代理设备收到的TCP报文进行Quic封装和解封装，进一步地，当CPE收到客户端的TCP连接建立请求时，Quic模块封装该TCP连接请求发送到对端CPE，触发对端CPE发起跟服务器建立TCP连接，当CPE收到客户端/服务器的TCP连接关闭请求时，Quic模块封装该TCP连接关闭请求，并发送到对端CPE，触发对端CPE发起跟服务器/客户端关闭TCP连接。当Quic在一定老化时间(max_idle_timeouts)内没有收到对端Quic设备的数据报文时，Quic模块触发关闭该Quic连接；CPE也可以主动发起关闭Quic连接，Quic模块向对端CPE发送CONECTION-CLOSE报文，对端收到后关闭Quic连接，并回复CONNECTION-CLOSE报文，两端都关闭Quic连接，不再发送Quic数据。
上述技术方案的有益效果在于：本发明实现了目标服务器接收第二CPE代理设备发送的TCP数据并通过应用程序进行处理，至此，完成了数据从客户端发送到服务器的处理流程，从接收端优化传输速度。
实施例6：
如附图2所述的一种传输优化的装置的装置组成图，包括：
截取模块：用于截取客户端的TCP报文；
第一处理模块：用于响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；
第二处理模块：用于根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器。
上述技术方案的原理在于：本发明通过CPE截取客户端的TCP报文，当客户端向服务器发送TCP连接请求报文时，CPE获取该TCP连接请求报文，不转发该TCP连接请求报文到服务器，而由TCP处理模块进行处理，CPE担任TCP代理功能，建立CPE跟客户端之间的TCP连接；第一CPE代理设备和第二CPE代理设备代理客户端和服务器之间的TCP连接，维护TCP连接和状态，封装和解封装TCP报文，通过在第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间构建、维护、关闭Quic连接，对收到的TCP报文进行Quic封装和解封装，当收到客户端的TCP连接建立请求时，Quic模块封装该TCP连接请求发送到对端CPE，触发对端CPE发起跟服务器建立TCP连接。
上述技术方案的有益效果在于：本发明的传输层在连接建立过程中，客户端跟第一CPE代理设备之间实现快速建立TCP连接，并开始发送数据，提高传输效率。第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间通过Quic的高速SD-WAN骨干网络通过更短的时间进行传输连接，延迟的时间更短；而且客户端可以在本地缓存加密的认证信息，在再次与服务器建立连接时可以实现无延迟连接，大大提高传输层连接建立的效率。高质量的高速SD-WAN骨干网络保证了Quic建立的时间相比于普通的互联网链路更加快捷，还可以基于互联网基础设施进行专线构建。
实施例7：
作为本发明的一种实施例，所述截取模块包括：
第一代理单元：用于在所述第一CPE代理设备接收到TCP连接请求时，所述第一CPE代理设备代理所述TCP连接请求；
第一发送单元：用于根据所述TCP请求，所述第一CPE代理设备向所述客户端发送代理TCP报文；
第二发送单元：用于根据所述代理TCP报文，所述客户端明确与所述第一CPE代理设备的传输路径正常，并发送所述客户的数据报文至所述第一CPE代理设备。
上述技术方案的原理在于：本发明在客户端主机发起TCP连接建立请求时，第一CPE代理设备收到后，不直接转发到服务器，而根据代理该TCP连接，向客户端发送代理TCP报文，客户端接收到来自第一CPE代理设备的TCP报文后，明确了从客户端到第一CPE代理设备之间的传输路径是正常的，进而客户端可以向第一CPE代理设备发送TCP报文，实现TCP报文的截取。
上述技术方案的有益效果在于：本发明通过在TCP传输层，设置和客户端对应的第一CPE代理设备，实现客户端和第一CPE代理设备的短距离连接，而不是直接连接目标服务器，而第一CPE代理设备作为客户端的代理设备，实现了TCP报文的截取。也更加容易通过使用其它的高速网络连接目标服务器。
实施例8：
作为本发明的一种实施例，所述第一处理模块包括：
第三发送单元：用于根据所述数据报文，通过所述客户端向所述第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP SYN握手消息包含第一标志位，所述第一标志位用于判断所述客户端是否确认连接；
第四发送单元：用于当所述第一CPE代理设备收到所述客户端发送的TCP SYN握手消息后，发送TCP ACK消息至所述客户端响应所述TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP ACK消息包含第二标志位，所述第二标志位用于判断所述第一CPE代理设备是否确认连接；
第一连接单元：用于在所述客户端接收到所述TCP ACK消息后，所述客户端发送TCP ACK请求至所述，所述客户端与所述第一CPE代理设备建立TCP连接；
第二连接单元：用于在所述客户端与所述第一CPE代理设备连接后，所述第一CPE代理设备与所述目标服务器的第二CPE代理设备建立传输连接；
第五发送单元：用于根据所述传输连接，所述第一CPE代理设备封装所述TCP报文，生成Quic Initial报文，并将所述Quic Initial报文发送至所述第二CPE代理设备；其中，
所述Quic Initial报文填充有TCP Proxy Stream Frame，所述TCP Proxy StreamFrame包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；
所述Quic Initial报文通过SD-WAN高速骨干网络发送，其中，
所述SD-WAN高速骨干网络为所述第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间的一种Overlay网络传输路径。
上述技术方案的原理在于：本发明的第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息是为了实现客户端与第一代理设备之间的验证连接，TCP SYN握手消息中包含标志位，可以得到客户端确认连接还是不连接的状态信息，而TCP ACK消息确定了第一CPE代理设备确认连接还是不连接的状态信息。Quic通过将客户端的TCP报文进行封装，封装之后进行传输，封装的作用是更加高效安全的传输，而且可以进行高速传输。本发明的封装之后生成的QuicInitial报文包含了客户端信息和TCP Proxy Stream Frame信息，进而实现数据更好的传输。
上述技术方案的有益效果在于：通过握手信息实现了客户端和第一CPE代理设备之间的验证连接和传输，更能加快连接速度。而通过Quic实现两个代理设备之间的连接，使得TCP报文能够通过高速网络进行数据传输。
实施例9：
作为本发明的一种实施例，所述第四发送单元的TCP ACK消息通过以下步骤获得：
步骤1：根据所述TCP SYN握手消息，确定所述客户端的标志位为0或1时的预估信噪比XG：
Figure BDA0002565597960000201
其中，所述x1表示第一标志位为1时的信号方差；所述x0表示第一标志位为0时的信号方差；所述y1表示第一标志位为1时的信号期望值；所述y0表示第一标志位为0时的信号期望值；
步骤2：根据所述TCP SYN握手消息，获取所述第一标志位为0或1时的信号强度值P，并确定所述第一标志位为0或1时的实际信噪比XS：
Figure BDA0002565597960000211
其中；所述P1表示第一标志位为1时的信号强度；所述x0表示第一标志位为0时的信号强度；所述g表示强度方差比；
步骤3：根据所述实际信噪比XS和预估信噪比XG，确定所述TCP ACK消息K:
Figure BDA0002565597960000212
其中，当K≥1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为1，表示所述第一CPE代理设备确认连接；当K＜1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为0，表示所述第一CPE代理设备未确认连接。
上述技术方案的原理和有益效果在于：本发明基于TCP SYN握手消息的预估信噪比和际信噪比，能够计算得到对应的TCP ACK消息。本发明在信噪比计算时，通过第一标志位，即客户端连接状态和不连接状态，基于方差和预期的期望值，能够得到预测的信噪比，而通过强度和预期的期望值进行计算，实现了对实际信噪比的确定，最后通过构建信噪比、强度、期望值和方差的计算转换模型，得到最终的TCP ACK消息，使得TCP ACK消息完全由实际状况进行确定，进而实现TCP ACK消息的只能和快速获取。
实施例10：
作为本发明的一种实施例，所述第二处理单元包括：
第三连接子单元：用于在所述第一CPE代理设备接收到客户端发送的数据报文时，所述第一CPE代理设备封装数据报文，经过SD-WAN Overlay路径转发到所述第二CPE代理设备；
第一接收子单元：用于当所述第二CPE代理设备解封装数据报文时，根据所述第二CPE代理设备跟服务器建立的传输连接，将所述数据报文发送到目标服务器。
上述技术方案的原理在于：第二CPE代理设备通过解封装Quic Initial报文，可以将TCP数据通过Quic进行处理，CPE收到对端CPE的Quic数据时，根据Quic数据封装TCP报文，发送到目标服务器。
在一个实施例中：在CPE代理设备之间构建、维护、关闭Quic连接，对CPE代理设备收到的TCP报文进行Quic封装和解封装，进一步地，当CPE收到客户端的TCP连接建立请求时，Quic模块封装该TCP连接请求发送到对端CPE，触发对端CPE发起跟服务器建立TCP连接，当CPE收到客户端/服务器的TCP连接关闭请求时，Quic模块封装该TCP连接关闭请求，并发送到对端CPE，触发对端CPE发起跟服务器/客户端关闭TCP连接。当Quic在一定老化时间(max_idle_timeouts)内没有收到对端Quic设备的数据报文时，Quic模块触发关闭该Quic连接；CPE也可以主动发起关闭Quic连接，Quic模块向对端CPE发送CONECTION-CLOSE报文，对端收到后关闭Quic连接，并回复CONNECTION-CLOSE报文，两端都关闭Quic连接，不再发送Quic数据。
上述技术方案的有益效果在于：本发明实现了目标服务器接收第二CPE代理设备发送的TCP数据并通过应用程序进行处理，至此，完成了数据从客户端发送到服务器的处理流程，从接收端优化传输速度。
本发明还包括以下实施例：
实施例11，连接建立流程；
本实施例结合附图5阐述本发明提出的传输优化的方法建立TCP连接的流程，相比于传统的TCP建立连接所花费的时间，本发明建立TCP连接的时间大大减少，提高了网络传输效率，具体过程如下：
(101)客户端主机发起TCP连接建立请求，SYN置为1，随机产生一个值seq＝J，并将该数据包发送给第一CPE代理设备，客户端进入SYN_SENT状态，等待第一CPE代理设备确认；
(102)客户端发送的TCP连接请求达到第一CPE代理设备，第一CPE代理设备收到后，不直接转发到服务器，而根据本发明专利的内容，第一CPE代理设备代理该TCP连接，第一CPE代理设备结束LISTEN阶段，并向客户端发送TCP报文，SYN和ACK都置为1，ack＝J+1，随机产生一个值seq＝K，第一CPE代理设备进入SYN-RCVD阶段；
(103)客户端接收到来自第一CPE代理设备的TCP报文后，明确了从客户端到第一CPE代理设备之间的传输路径是正常的，结束SYN-SENT阶段，发送TCP报文给第一CPE代理设备，设置参数ACK＝1，seq＝J+1，ack＝K+1；
(104)第一CPE代理设备检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则客户端和第一CPE代理设备之间的TCP连接建立成功，客户端和第一CPE代理设备都进入ESTABLISHED状态，此时完成第一CPE代理设备跟客户端之间建立TCP连接，
第一CPE代理设备发起跟第二CPE代理设备建立Quic连接，第一CPE代理设备封装Quic Initial报文，Initial报文填充本发明提出的TCP Proxy Stream Frame，TCP ProxySteam Frame携带客户端发起TCP连接的连接参数信息，包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号等信息，发送到对端的第二CPE代理设备设备；
(105)第二CPE代理设备收到了第一CPE代理设备发送的Quic Initial报文后，建立Quic连接，并向第一CPE代理设备回复Quic Initial报文，第一CPE代理设备收到了第二CPE代理设备的Quic Initial报文后，建立跟第二CPE代理设备的Quic连接；
(106)第二CPE代理设备发起跟服务器之间建立TCP连接，第二CPE代理设备发送TCP连接建立请求，SYN置为1，随机产生一个值seq＝x，并将该数据包发送给服务器，等待服务器确认；
(107)服务器收到数据包后由标志位SYN＝1知道第二CPE代理设备请求建立连接，服务器将标志位SYN和ACK都置为1，ack＝x+1，随机产生一个值seq＝Y，并将该数据包发送给第二CPE代理设备以确认连接请求，服务器进入SYN_RCVD状态；
(108)第二CPE代理设备收到了服务器发送的确认后，检查ack是否为x+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack＝Y+1，将数据包发送给服务器；
服务器检查ack是否为Y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，第二CPE代理设备和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后第二CPE代理设备与服务器之间可以开始传输数据了。
至此，客户端跟第一CPE代理设备，以及第二CPE代理设备跟服务器之间的TCP连接都建立完成，本发明实施例的传输层连接建立过程中，客户端跟第一CPE代理设备之间实现快速建立TCP连接，并开始发送数据，提高传输效率。
实施例12：数据转发流程
本实施例结合图6详细阐述本发明的数据转发流程，通过对具体的数据转发流程的说明，进一步理解本发明提出的传输优化的原理和方案，数据转发流程如下：
(201)根据实施例一中的阐述，客户端在跟第一CPE代理设备之间建立完成了TCP连接后，客户端发送TCP数据；
(202)第一CPE代理设备收到了客户端的TCP数据后，如果第一CPE代理设备跟第二CPE代理设备之间的Quic连接建立完成，则第一CPE代理设备根据Quic的流标识，将TCP数据封装到Quic报文，发送传输报文，如果第一CPE代理设备跟第二CPE代理设备之间的Quic连接还没有建立完成，则第一CPE代理设备缓存该TCP数据，待连接建立完成后，再发送数据；
(203)第二CPE代理设备收到第一CPE代理设备的Quic数据后，如果第二CPE代理设备跟服务器之间的TCP连接建立完成，则第二CPE代理设备根据Quic的流标识，还原出TCP数据，第二CPE代理设备向服务器发送TCP数据，如果第二CPE代理设备跟服务器之间的TCP连接没有建立完成，则第二CPE代理设备缓存该Quic数据，待第二CPE代理设备跟服务器之间的连接建立完成后，再发送TCP数据；
服务器接收第二CPE代理设备发送的TCP数据并应用程序进行处理，至此，完成了数据从客户端发送到服务器的处理流程，对于服务器端的回复数据，其处理过程类似，在此不再详述。
实施例13：连接关闭流程
本实施例结合图7阐述当出现TCP连接关闭时，本发明专利的处理流程，该实施例从连接关闭的场景进一步说明本发明的内容，通过连接关闭流程的分析，发现本发明提出的发明内容也可以加速连接关闭的时间，提高传输效率，本实施例以客户端主动发起连接关闭为例，具体流程如下：
(301)客户端主动发起TCP连接关闭请求，设置参数FIN＝1，seq＝u，客户端进入FIN-WAIT-1阶段，即半关闭阶段，并停止向服务器发送数据报文，客户端仍然能接收从服务器传输过来的数据；
(302)第一CPE代理设备接收到客户端发送的TCP连接关闭请求后，确认客户端希望关闭TCP连接，第一CPE代理设备结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段(半关闭状态)，并返回TCP报文，设置参数ACK＝1，seq＝v，ack＝u+1,第一CPE代理设备开始准备释放第一CPE代理设备到客户端方向上的TCP连接。客户端收到了从第一CPE代理设备发出的TCP报文后，确认了第一CPE代理设备收到了客户端的连接请求，随后客户端结束FIN-WAIT-1阶段，进入FIN-WAIT-2阶段；
(303)第一CPE代理设备发出了确认报文后，经过CLOSED-WAIT阶段，再次向客户发送一段TCP报文，设置参数FIN＝1，ACK＝1，seq＝v，ack＝u+1，第一CPE代理设备结束CLOSE-WAIT阶段，进入LAST-ACK阶段，并且停止向客户端发送数据报文；
(304)第一CPE代理设备向第二CPE代理设备发送CONNECTION-CLOSE报文关闭连接；
(305)客户端收到从第一CPE代理设备发出的TCP报文，确认第一CPE代理设备已经做好释放TCP连接准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向第一CPE代理设备发送TCP报文，设置参数ACK＝1，seq＝v+1，ack＝w+1，随后客户端等待一段时间后，结束TIME-WAIT阶段，进入CLOSE阶段；
(306)第二CPE代理设备通过Quic收到了客户端和第一CPE代理设备之间的TCP连接关闭消息后，发起跟服务器之间TCP连接关闭请求，设置参数FIN＝1，seq＝x，客第二CPE代理设备跟服务器之间的TCP连接进入FIN-WAIT-1阶段；
(307)服务器接收到第二CPE代理设备发送的TCP连接关闭请求后，确认第二CPE代理设备希望关闭TCP连接，服务器结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段(半关闭状态)，并返回TCP报文，设置参数ACK＝1，seq＝y，ack＝x+1，服务器开始准备释放服务器到第二CPE代理设备之间的TCP连接；
(308)服务器自从发出了确认报文后，经过CLOSED-WAIT阶段，再次向客户发送一段TCP报文，设置参数FIN＝1，ACK＝1，seq＝y，ack＝x+1，服务器结束CLOSE-WAIT阶段，进入LAST-ACK阶段，并且停止向第二CPE代理设备发送数据报文；
(309)第二CPE代理设备收到从服务器发出的TCP报文，确认服务器已经做好释放TCP连接准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向服务器发送TCP报文，设置参数ACK＝1，seq＝y+1，ack＝z+1，随后第二CPE代理设备等待一段时间后，结束TIME-WAIT阶段，进入CLOSE阶段；
至此，完成了所有的TCP连接的关闭流程，对于服务器端发起的TCP关闭连接请求，其处理步骤跟以上的流程类似，在此不再详细的说明。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种传输优化的方法，其特征在于，包括：
截取客户端的TCP报文；
响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；
根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器；
所述截取客户端的TCP报文，包括：
在所述第一CPE代理设备接收到TCP连接请求时，所述第一CPE代理设备代理所述TCP连接请求；
根据所述TCP连接请求，所述第一CPE代理设备向所述客户端发送代理TCP报文；
根据所述代理TCP报文，所述客户端明确与所述第一CPE代理设备的传输路径正常，并发送所述客户的数据报文至所述第一CPE代理设备；
所述响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接，包括：
根据所述数据报文，通过所述客户端向所述第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP SYN握手消息包含第一标志位，所述第一标志位用于判断所述客户端是否确认连接；
当所述第一CPE代理设备收到所述客户端发送的TCP SYN握手消息后，发送TCP ACK消息至所述客户端响应所述TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP ACK消息包含第二标志位，所述第二标志位用于判断所述第一CPE代理设备是否确认连接；
在所述客户端接收到所述TCP ACK消息后，所述客户端发送TCP ACK请求至所述第一CPE代理设备，所述客户端与所述第一CPE代理设备建立TCP连接；
在所述客户端与所述第一CPE代理设备连接后，所述第一CPE代理设备与所述目标服务器的第二CPE代理设备建立传输连接；
根据所述传输连接，所述第一CPE代理设备生成Quic Initial报文，并将所述QuicInitial报文发送至所述第二CPE代理设备；其中，
所述Quic Initial报文填充有TCP Proxy Stream Frame，所述TCP Proxy StreamFrame包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；
所述Quic Initial报文通过SD-WAN高速骨干网络发送；其中，
所述SD-WAN高速骨干网络为所述第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间的一种Overlay网络传输路径；
所述TCP ACK消息通过以下步骤获取：
步骤1：根据所述TCP SYN握手消息，确定所述客户端的标志位为0或1时的预估信噪比XG：
Figure FDA0003715065940000021
其中，所述x1表示第一标志位为1时的信号方差；所述x0表示第一标志位为0时的信号方差；所述y1表示第一标志位为1时的信号期望值；所述y0表示第一标志位为0时的信号期望值；
步骤2：根据所述TCP SYN握手消息，获取所述第一标志位为0或1时的信号强度值P，并确定所述第一标志位为0或1时的实际信噪比XS：
Figure FDA0003715065940000022
其中；所述P1表示第一标志位为1时的信号强度；所述x0表示第一标志位为0时的信号强度；所述g表示强度方差比；
步骤3：根据所述实际信噪比XS和预估信噪比XG，确定所述TCP ACK消息K:
Figure FDA0003715065940000031
其中，当K≥1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为1，表示所述第一CPE代理设备确认连接；当K＜1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为0，表示所述第一CPE代理设备未确认连接。
2.根据权利要求1所述的一种传输优化的方法，其特征在于，所述根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器，包括：
在所述第一CPE代理设备接收到客户端发送的数据报文时，所述第一CPE代理设备封装数据报文，经过SD-WAN Overlay路径转发到所述第二CPE代理设备；
当所述第二CPE代理设备解封装数据报文时，根据所述第二CPE代理设备跟服务器建立的传输连接，将所述数据报文发送到目标服务器。
3.一种传输优化的装置，其特征在于，包括：
截取模块：用于截取客户端的TCP报文；
第一处理模块：用于响应所述TCP报文，构建所述客户端的第一CPE代理设备与目标服务器的第二CPE代理服务器传输连接；
第二处理模块：用于根据所述传输连接，将所述客户端的数据报文发送至目标服务器；
所述截取模块还包括：
第一代理单元：用于在所述第一CPE代理设备接收到TCP连接请求时，所述第一CPE代理设备代理所述TCP连接请求；
第一发送单元：用于根据所述TCP连接请求，所述第一CPE代理设备向所述客户端发送代理TCP报文；
第二发送单元：用于根据所述代理TCP报文，所述客户端明确与所述第一CPE代理设备的传输路径正常，并发送所述客户的数据报文至所述第一CPE代理设备；
所述第一处理模块包括：
第三发送单元：用于根据所述数据报文，通过所述客户端向所述第一CPE代理设备发送TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP SYN握手消息包含第一标志位，所述第一标志位用于判断所述客户端是否确认连接；
第四发送单元：用于当所述第一CPE代理设备收到所述客户端发送的TCP SYN握手消息后，发送TCP ACK消息至所述客户端，响应所述TCP SYN握手消息；其中，
所述TCP ACK消息包含第二标志位，所述第二标志位用于判断所述第一CPE代理设备是否确认连接；
第一连接单元：用于在所述客户端接收到所述TCP ACK消息后，所述客户端发送TCPACK请求至所述第一CPE代理设备，所述客户端与所述第一CPE代理设备建立TCP连接；
第二连接单元：用于在所述客户端与所述第一CPE代理设备连接后，所述第一CPE代理设备与所述目标服务器的第二CPE代理设备建立传输连接；
第五发送单元：用于根据所述传输连接，所述第一CPE代理设备生成Quic Initial报文，并将所述Quic Initial报文发送至所述第二CPE代理设备；其中，
所述Quic Initial报文填充有TCP Proxy Stream Frame，所述TCP Proxy StreamFrame包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；
所述Quic Initial报文通过SD-WAN高速骨干网络发送，其中，
所述SD-WAN高速骨干网络为所述第一CPE代理设备和第二CPE代理设备之间的一种Overlay网络传输路径；
所述第四发送单元的TCP ACK消息通过以下步骤获得：
步骤1：根据所述TCP SYN握手消息，确定所述客户端的标志位为0或1时的预估信噪比XG：
Figure FDA0003715065940000051
其中，所述x1表示第一标志位为1时的信号方差；所述x0表示第一标志位为0时的信号方差；所述y1表示第一标志位为1时的信号期望值；所述y0表示第一标志位为0时的信号期望值；
步骤2：根据所述TCP SYN握手消息，获取所述第一标志位为0或1时的信号强度值P，并确定所述第一标志位为0或1时的实际信噪比XS：
Figure FDA0003715065940000052
其中；所述P1表示第一标志位为1时的信号强度；所述x0表示第一标志位为0时的信号强度；所述g表示强度方差比；
步骤3：根据所述实际信噪比XS和预估信噪比XG，确定所述TCP ACK消息K:
Figure FDA0003715065940000061
其中，当K≥1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为1，表示所述第一CPE代理设备确认连接；当K＜1时，所述TCP ACK消息的第二标志位为0，表示所述第一CPE代理设备未确认连接。
4.根据权利要求3所述的一种传输优化的装置，其特征在于，所述第二处理模块包括：
第三连接子单元：用于在所述第一CPE代理设备接收到客户端发送的数据报文时，所述第一CPE代理设备封装数据报文，经过SD-WAN Overlay路径转发到所述第二CPE代理设备；
第一接收子单元：用于当所述第二CPE代理设备解封装数据报文时，根据所述第二CPE代理设备跟服务器建立的传输连接，将所述数据报文发送到目标服务器。
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