CN112688869A - 一种弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法。本发明在传输节点网络建立动态路由表，应用动态规划和广度优先遍历算法选取发送节点和接收节点之间通信的最优动态链路(支持多级动态转发链路)，支持建立传输节点之间的非直达通信链路，提升节点之间的联通能力、增强节点之间传输的稳定性，提高节点在受限通信链路环境的通信效率，有效弥补现有采用传输层协议在传输时链路无法灵活动态选取、链路中断后无法断点续传等缺陷，有效解决弱网环境下的数据可靠传递。
Description
技术领域
本发明涉及信息通信和数据传输技术领域，具体涉及一种弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法。
背景技术
特定行业或企业内部，构建的广域网多属于弱网环境，主要具有网络带宽小、传输节点之间连接不稳定、节点加入和退出频繁、安全策略限制导致节点间无法直接连接等特点。当弱网环境下的发送节点与接收节点之间进行数据传递时，常存在链路中断、连接超时、丢包、延时、目标节点无法连接等各类问题，导致传递速率低、通信质量差。
目前互联网环境，网络带宽高、传输节点之间连接稳定，并具备完善的域名系统，传输节点之间主要采用基于传输层面向连接的TCP协议和面向无连接的UDP协议，通过域名系统定位目标节点，实现流传输、报文传输和文件传输。若将该解决方案直接搬至弱网环境，存在以下问题：
1)传输节点直接连接不稳定，无法有效的建立发送节点与接收节点之间的TCP三次握手；
2)缺乏域名系统，无法寻找目标节点的IP地址，无法建立直达的通信链路；
3)网络带宽低，数据传输速率低，可靠性差，出现传输失败时，无法快速查找问题，并缺乏断点续传机制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法，在传输节点之间进行数据的实时传递，传递通道稳定可靠，方法切实可行。
本发明的弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法，包括如下步骤：
步骤1，根据弱网环境中各传输节点的连接情况，选择对应的传输层的传输协议；
步骤2，建立动态路由表：
推选某一传输节点为中心节点，其他传输节点作为二级节点；采用心跳上报、路由表下发机制，由中心节点根据二级节点上报的在线状态信息，动态更新弱网的路由表并下发至各二级节点；
步骤3，基于动态规划原理，利用路由广度优先遍历算法，计算信息提供节点与信息使用节点之间的通信的全局最优路径；
步骤4，信息提供节点对待传输的数据进行切片、分包，并对数据包进行标识，按照步骤3选择的全局最优路径向信息接收节点发送数据包；
步骤5，信息使用节点接收数据包后，校验数据包是否丢失、信息是否完整，并给信息提供节点发送消息回执；当回执显示某数据包存在数据丢失或信息不完整时，信息提供节点根据需要重新传递该数据包，并对该数据包标注重传标识。
较优的，当传输节点之间进行流传输时，传输层选用TCP协议；当传输节点之间进行报文传输或文件传输时，传输层选用UDP协议。
较优的，选择上级单位作为中心节点，其他单位作为二级节点。
较优的，采用多活机制保证中心节点的网络连接状态。
较优的，所述心跳上报、路由表下发机制具体为：二级节点定时向中心节点上报本节点的心跳，所述心跳主要包括IP、标识和链路状态统计信息(平均带宽、占空比等)；中心节点根据接收的心跳数据，形成动态路由表，并下发至各二级节点；各二级节点更新本节点的路由表。
较优的，所述步骤3包括如下子步骤：
步骤3.1，根据动态规划原理，计算各传输节点的w值
w＝1/w1+w2/24+w3/100
其中，w1是单位时间内该传输节点的断网次数，w2是单位时间内该传输节点的连接时长，w3是传输节点的网络带宽；
步骤3.2，根据路由广度优先遍历算法，找出信息提供节点与信息使用节点之间通信的多级动态链路；
步骤3.3，针对步骤3.2获得的各多级动态链路，多级动态链路上各传输节点的w值之和，即为该多级动态链路的通讯值，通讯值最大的多级动态链路即为全局最优路径。
较优的，所述步骤5中，设置断点传输机制：若数据包在传输过程中出现传输失败的情况，则在通信链路联通后，信息提供节点基于信息使用节点返回的回执计算断点续传的位置，从断点处继续发送数据包。
有益效果：
(1)本发明在传输节点网络建立动态路由表，应用动态规划和广度优先遍历算法选取发送节点和接收节点之间通信的最优动态链路(支持多级动态转发链路)，支持建立传输节点之间的非直达通信链路，提升节点之间的联通能力、增强节点之间传输的稳定性，提高节点在受限通信链路环境的通信效率，有效弥补现有采用传输层协议在传输时链路无法灵活动态选取、链路中断后无法断点续传等缺陷，有效解决弱网环境下的数据可靠传递。。
(2)本发明支持传输层TCP、UDP两种传输协议的选择，适用于应用层的流传输、报文传输、文件传输。
(3)本发明提供应用层之间通信的分包、消息回执、断点续传等功能，提高数据传递的稳定性、可靠性、安全性等。
附图说明
图1为本发明数据传递流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法，在应用层，采用动态路由算法，保证数据在网络情况不佳或域名系统缺乏的情况下，通过动态规划或广度优先遍历等算法，或路由回溯策略，实现消息的多级转发保证消息投递的成功率，为应用层客户端之间的通信提供可靠的数据交换手段。
本发明方法流程图如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤一：动态协议选取。当一个客户端(信息提供方)向另一个客户端(信息使用方)发出数据传递请求时,服务器根据各传输节点的连接情况，自动选择传输层的传输协议，提升数据传输的可靠性。
1、当传输节点之间进行流传输时，传输层选用TCP协议。
2、当传输节点之间进行报文传输或文件传输时，传输层选用UDP协议。
步骤二：建立动态路由表。
弱网环境下，介于网络带宽小、各传输节点之间连接不稳定、域名系统(DNS)缺乏，要实现客户端(信息提供方)与客户端(信息使用方)之间的通信，首先要建立动态路由表。
首先，需要推选出一个中心节点，由中心节点接受其他二级节点的网络信息并构建动态路由表。本实施例中，选择上级单位作为中心节点，并通过多活机制保证中心节点的网络连接状态；将其他单位作为二级节点；设定心跳上报、路由表下发机制，即：设定定时任务，各二级节点定时向中心节点上报本节点的心跳(主要包括IP、标识、在线状态)，中心节点根据接收的心跳数据，形成动态路由表，并下发至各二级节点，各二级节点更新本级的路由表。
步骤三：多级动态链路选取。
基于动态规划原理，利用路由广度优先遍历算法，计算客户端(信息提供方)与客户端(信息使用方)之间通信的全局最优路径。具体如下：
1)、根据动态规划原理，计算各传输节点的w值
w＝1/w1+w2/24+w3/100
其中，w1是单位时间内该传输节点的断网次数，w2是单位时间内该传输节点的连接时长，w3是传输节点的网络带宽。
其中，w1越小，w越大；w2越大，w越大；w3越大，w越大。w值越大，代表该传输节点的通信可靠性、稳定性越高。
2)、根据路由广度优先遍历算法，找出客户端(信息提供方)与客户端(信息使用方)之间通信的多级动态链路。
3)、针对2)获得的各多级动态链路，根据链路中各传输节点的w值，计算该链路的通信值W，一般，所述W为其链路上各节点w值之和；选取W值最大的多级动态链路为全局最优通信路径。
步骤四：切片、分包。
客户端(信息提供方)服务器根据网络带宽及节点间联通情况，进行数据的切片、分包，并对数据包进行标识，并按照步骤三选择的全局最优通信路径依次向客户端(信息接收方)发送数据包。
当步骤五返回的消息回执显示某数据包存在数据丢失或信息不完整时，客户端(信息提供方)服务器根据需要重新传递该数据包，并对该数据包标注重传标识。
步骤五：回执确认。
客户端(信息使用方)接收数据包后，将校验数据包是否丢失，信息是否完整，并给客户端(信息提供方)发送消息回执。消息回执包括数据包标识、数据包完整情况等信息。
步骤六：断点续传。
如果发送节点向接收节点传递数据包的过程中，会采用回执机制对数据包进行确认，出现传输失败的情况，在通信链路联通后，发送节点根据之前的回执机制计算断点续传的位置，并从断点处继续发送数据包。
本发明在传输节点网络建立动态路由表，应用动态规划和广度优先遍历算法选取发送节点和接收节点之间通信的最优动态链路(支持多级动态转发链路)，支持建立传输节点之间的非直达通信链路，提升节点之间的联通能力、增强节点之间传输的稳定性，提高节点在受限通信链路环境的通信效率，有效弥补现有采用传输层协议在传输时链路无法灵活动态选取、链路中断后无法断点续传等缺陷，有效解决弱网环境下的数据可靠传递。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种弱网环境下基于动态路由算法的数据可靠传递方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据弱网环境中各传输节点的连接情况，选择对应的传输层的传输协议；
步骤2，建立动态路由表：
推选某一传输节点为中心节点，其他传输节点作为二级节点；采用心跳上报、路由表下发机制，由中心节点根据二级节点上报的在线状态信息，动态更新弱网的路由表并下发至各二级节点；
步骤3，基于动态规划原理，利用路由广度优先遍历算法，计算信息提供节点与信息使用节点之间的通信的全局最优路径；
步骤4，信息提供节点对待传输的数据进行切片、分包，并对数据包进行标识，按照步骤3选择的全局最优路径向信息接收节点发送数据包；
步骤5，信息使用节点接收数据包后，校验数据包是否丢失、信息是否完整，并给信息提供节点发送消息回执；当回执显示某数据包存在数据丢失或信息不完整时，信息提供节点根据需要重新传递该数据包，并对该数据包标注重传标识。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当传输节点之间进行流传输时，传输层选用TCP协议；当传输节点之间进行报文传输或文件传输时，传输层选用UDP协议。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择上级单位作为中心节点，其他单位作为二级节点。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，采用多活机制保证中心节点的网络连接状态。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述心跳上报、路由表下发机制具体为：二级节点定时向中心节点上报本节点的心跳，所述心跳主要包括IP、标识和链路状态统计信息；中心节点根据接收的心跳数据，形成动态路由表，并下发至各二级节点；各二级节点更新本节点的路由表。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括如下子步骤：
步骤3.1，根据动态规划原理，计算各传输节点的w值
w＝1/w1+w2/24+w3/100
其中，w1是单位时间内该传输节点的断网次数，w2是单位时间内该传输节点的连接时长，w3是传输节点的网络带宽；
步骤3.2，根据路由广度优先遍历算法，找出信息提供节点与信息使用节点之间通信的多级动态链路；
步骤3.3，针对步骤3.2获得的各多级动态链路，多级动态链路上各传输节点的w值之和，即为该多级动态链路的通讯值，通讯值最大的多级动态链路即为全局最优路径。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中，设置断点传输机制：若数据包在传输过程中出现传输失败的情况，则在通信链路联通后，信息提供节点基于信息使用节点返回的回执计算断点续传的位置，从断点处继续发送数据包。
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