ES2352587T3 - Procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos tcp en caso de una interrupción el medio físico de transmisión. - Google Patents

Procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos tcp en caso de una interrupción el medio físico de transmisión. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos TCP en el que, tras el establecimiento de una conexión TCP entre un cliente (10) y un servidor (12), el servidor (12) transmite un paquete de datos al cliente (10), confirmando el cliente (10) la recepción del paquete de datos al servidor (12) mediante la transmisión de un mensaje de confirmación, mensaje ACK, asociado al paquete de datos recibido, iniciándose en el cliente (10) durante la transmisión del mensaje ACK un elemento (14) de tiempo con un tiempo T1 predeterminado, caracterizado porque el mismo mensaje ACK se transmite de forma repetida al servidor (12) en caso de que, debido a una interrupción del medio físico de transmisión en el cliente (10), no se haya recibido ningún paquete de datos adicional del servidor (12) una vez transcurrido el tiempo T1, almacenando el cliente (10) cada mensaje ACK transmitido al menos hasta que deba enviarse nuevamente un mensaje ACK y no activándose el elemento (14) de tiempo durante el establecimiento y la terminación de una conexión.

Description

La invención se refiere a un procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos TCP en caso de una interrupción del medio físico de transmisión.
Hoy en día, el protocolo de control de transmisión (TCP, Transmission Control Protocol) es utilizado a menudo junto con el protocolo de Internet (IP, Internet Protocol) por muchas aplicaciones de la comunicación de datos, por ejemplo, en caso de conexiones de Internet o correo electrónico. 10
El TCP es un acuerdo (protocolo) sobre qué tipo de datos deben intercambiarse entre participantes de la comunicación, en la mayoría de los casos, ordenadores. Todos los sistemas operativos de los ordenadores modernos dominan el protocolo TCP y lo utilizan para el intercambio de datos con otros ordenadores. El protocolo TCP es un protocolo de transporte fiable y orientado a la conexión en redes de ordenadores. Forma parte de la familia de protocolos de Internet, la base de Internet. A diferencia del protocolo UDP (User Datagram Protocol, protocolo de datagramas de usuario) sin 15 conexión, el protocolo TCP genera un canal virtual entre dos puntos finales de una conexión de red (sockets). En este canal pueden transmitirse datos en ambos sentidos. El protocolo TCP se añade en la mayoría de los casos al protocolo IP (protocolo de Internet), por lo que a menudo se habla también de “protocolo TCP/IP”. Está establecido en la capa 4 del modelo de referencia OSI.
La cantidad de datos que han de transmitirse se separa en pequeños paquetes (paquetes de datos IP) y después se 20 transmite. Los principios que están definidos en el estándar TCP se ocupan de que los paquetes IP que se pierden durante la transmisión y de los cuales no se acusa recibo (no se confirman) se transfieran nuevamente.
Tal como se muestra en la figura 2, los principios TCP consideran que la conexión tiene lugar entre un dispositivo que solicita datos, denominado „cliente 10‟, y un dispositivo que facilita datos, denominado „servidor 12‟. El cliente 10 inicia la conexión y recaba los datos del servidor 12. El servidor 12 facilita los datos y se ocupa de que todos los paquetes de 25 datos se transmitan al cliente 10.
Para el establecimiento de una conexión, el cliente 10 transmite en primer lugar un mensaje SYN de solicitud al servidor 12. El servidor 12 responde con un mensaje SYN ACK de confirmación. El cliente 10 envía entonces también un mensaje ACK de confirmación. Durante el establecimiento de una conexión TCP, se emplea un denominado „protocolo de acuerdo a tres vías‟ (three ways handshake). El participante de la comunicación que desea establecer la conexión, 30 en este caso, el cliente 10, envía al otro un paquete SYN (del inglés „sincronizar‟) con un número de secuencia. Los números de secuencia son importantes en este caso para garantizar una transmisión completa en la secuencia correcta y sin duplicados. Por tanto, se trata de un paquete cuyo bit SYN se encuentra en la cabecera del paquete. El número de secuencia de inicio es un número cualquiera -en la mayoría de los casos elegido de forma aleatoria- cuya generación es independiente de la implementación TCP correspondiente. 35
El otro participante, en este caso, el servidor 12, recibe el paquete y, en contraposición, envía en un paquete SYN propio su número de secuencia de inicio, que también es un número cualquiera independiente del número de secuencia de inicio del cliente 10. Al mismo tiempo, confirma la recepción del paquete SYN aumentando una unidad el número de secuencia del cliente y enviándolo de vuelta en la parte ACK (del inglés „acknowledgement‟, „confirmación‟) de la cabecera. El cliente 10 confirma finalmente la recepción del paquete SYNACK mediante el envío de un paquete ACK 40 propio al servidor. Esta operación se denomina también “Forward Ackowledgement”. Con ello, se establece la conexión.
En este momento, la conexión está establecida y el servidor envía un número predeterminado de paquetes de datos al cliente. El número de paquetes de datos se ha negociado previamente durante el establecimiento de la conexión entre el cliente y el servidor. Tras la transmisión de los paquetes de datos, en este caso, datos n y datos n+1, el cliente 10 responde con otro mensaje ACK, en este caso, ACK n+2, y proporciona con ello al servidor la información sobre qué 45 paquetes de datos espera la próxima vez. El servidor 12 espera este mensaje "ACK n+2" del cliente. Cuando el servidor recibe el mensaje "ACK n+2", transmite el siguiente paquete de datos al cliente 10.
En las figuras 3 y 5 se muestra el caso de una interrupción de la conexión TCP. Si, por ejemplo, el servidor 12 no recibe el mensaje “ACK n+2” en un tiempo Tw de espera predeterminado, este transmite nuevamente el último paquete de datos cuyo recibo no ha sido confirmado por el cliente, en el ejemplo, por tanto, los datos n+1. Este procedimiento 50 compuesto por la espera y, dado el caso, el envío repetido del paquete de datos se repite varias veces. El tiempo de espera del cliente 10 por los datos aumenta con el número de la repetición. Normalmente, el servidor 12 espera al principio algunos segundos (por ejemplo, 2-3 segundos) por el mensaje “ACK n+2”. El tiempo Tw de espera se incrementa después a aproximadamente un minuto dado que el tiempo de espera normalmente se duplica entre dos repeticiones. 55
La figura 4 muestra la terminación regulada de la conexión, que se realiza de forma similar al establecimiento de la conexión. En lugar del bit SYN se emplea el bit FIN (del inglés „finish‟, „finalizar‟), que indica al cliente 10 que no llegan
más datos del servidor 12. La recepción del paquete se confirma por el cliente 10 nuevamente mediante el mensaje ACK. El receptor del paquete FIN envía finalmente a su vez un paquete FIN que también se le confirma.
Aunque realmente se utilizan cuatro vías, en el caso de la terminación de la conexión se trata también de un protocolo de acuerdo de tres vías dado que las operaciones ACK y FIN del servidor al cliente se consideran una vía. Además, es posible un procedimiento acortado en el que FIN y ACK se alojan en el mismo paquete al igual que durante el 5 establecimiento de la conexión. El tiempo de duración máximo del segmento (MSL, Maximum Segment Lifetime) es el tiempo máximo que puede permanecer un segmento en la red antes de que se deseche.
Si un participante en la comunicación utiliza una aplicación para la comunicación de datos, por ejemplo, el correo electrónico, en una red de telefonía móvil, la probabilidad de que la conexión de datos se interrumpa es mucho mayor que, por ejemplo, en el caso de una conexión de datos a través de una red fija. Si la conexión de datos en la red de 10 telefonía móvil se interrumpe, la conexión de datos queda interrumpida hasta que surta efecto el procedimiento de repetición de TCP y se repita la transmisión de datos, también aunque el canal físico esté disponible nuevamente justo después de la interrupción.
El documento US2005/180327A1 da a conocer un procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos TCP en el que, tras el establecimiento de una conexión TCP entre un cliente y un servidor, el servidor transfiere un 15 paquete de datos al cliente, confirmando el cliente la recepción del paquete de datos al servidor mediante la transmisión de un mensaje de confirmación, mensaje ACK, asociado al paquete de datos recibido. Durante la transmisión del mensaje ACK, se inicia en el cliente un elemento de tiempo con un tiempo predeterminado. El mismo mensaje ACK se transmite nuevamente por el cliente al servidor como un denominado “duplicate acknowledgement" (DUPAC, confirmación duplicada) en caso de que los paquetes de datos no se reciban en el orden correcto. 20
Un procedimiento similar se da a conocer en el artículo de Dongwook Lee et al.: “Delayed-Duplicated ACH (DDA) Algorithm for TCP Performance Enhancement to Overcome Packet Sequence Disruption in Fast-handoff of Mobile IPv6”, Distributed Computing Systems Workshops, 2004, Proceedings, 24th International Conference on Hachioji, Tokio, Japón, 23-24 de marzo de 2004, páginas 98-103, XP010695590.
Otras publicaciones en relación con este tema son Yuchul Kim et al.: “Considering Spurious Timeout in Proxy for 25 Improving TCP Performance in Wireless Networks”, Globecom 2003-IEE-Global Telecommunications Conference, tomo 7, 1 de diciembre de 2003, páginas 3673-3677, XP010677302 y US 2006/067222A1.
El objetivo de la invención es indicar un procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos TCP en caso de una interrupción del medio físico de transmisión. Con ello debe reducirse el tiempo para la reanudación de la conexión TCP en caso de una interrupción del medio físico. 30
Este objetivo se consigue según la invención gracias a las características de la reivindicación 1.
En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones preferidas y otras características ventajosas de la invención.
Según la invención, durante la transmisión del mensaje ACK se inicia en el cliente un elemento de tiempo con un tiempo T1 predeterminado y se transmite el mismo mensaje ACK de forma repetida al servidor en caso de que el cliente, al 35 transcurrir el tiempo T1, no haya recibido ningún otro paquete de datos del servidor.
Por tanto, la invención se basa en que el cliente detecta que el flujo de datos del servidor se ha interrumpido y entonces transmite nuevamente al servidor el último mensaje ACK con una tasa de repetición relativamente elevada. El servidor puede reaccionar directamente a esto y continuar la transmisión de datos.
Para que sea posible una transmisión repetida del mismo mensaje ACK está previsto que el cliente almacene cada 40 mensaje ACK transmitido al menos hasta que deba enviarse nuevamente un mensaje ACK.
De forma ventajosa, el tiempo T1, es decir, el tiempo de espera por datos del servidor, puede ser ajustado por el cliente.
Para un desarrollo sin problemas del establecimiento y la terminación de la conexión, el elemento de tiempo no se activa durante el establecimiento y la terminación de una conexión.
Además, puede estar previsto que el cliente cuente el número de transmisiones repetidas del mismo mensaje SYN 45 mediante un contador C1. Tras superar un valor umbral predeterminado, no se envía ningún mensaje SYN con el mismo contenido al servidor.
Las ventajas de la invención son manifiestas:
Tras una interrupción del medio físico, hasta el momento la transferencia de datos quedaba interrumpida para el usuario final hasta que se realiza el procedimiento de repetición definido en el estándar TCP. Esto dura varios segundos. 50 Gracias a la invención, se reduce el tiempo que la transferencia de datos queda interrumpida después de que el medio físico esté disponible nuevamente. Este tiempo se determina mediante el valor T1 del temporizador y el usuario final
puede ajustarlo. Si el cliente detecta el final de la transferencia de datos, el cliente ya no utiliza más el procedimiento antes descrito.
El dispositivo o el procedimiento según la invención puede estar instalado en un proxy en una red de telefonía móvil y ser controlado por la red de telefonía móvil.
A continuación, se explica detalladamente la invención mediante dibujos. De los dibujos y la siguiente descripción se 5 desprenden otras características y ventajas de la invención.
La figura 1 muestra de forma simplificada el desarrollo según la invención de un proceso de transmisión de datos TCP en el caso de una interrupción del medio físico de transmisión.
La figura 2 muestra de forma simplificada el desarrollo del establecimiento de una conexión TCP (estado de la técnica).
La figura 3 muestra de forma simplificada el desarrollo en caso de una interrupción de una conexión TCP (estado de la 10 técnica).
La figura 4 muestra de forma simplificada el desarrollo de la terminación de una conexión TCP (estado de la técnica).
La figura 5 muestra de forma simplificada el desarrollo estandarizado de un proceso de transmisión de datos TCP en el caso de una interrupción del medio físico de transmisión (estado de la técnica).
Las figuras 2 a 5 se han descrito ya en la parte introductoria de la memoria descriptiva en relación con el estado de la 15 técnica. Se remite en este punto a los fragmentos correspondientes.
En el procedimiento según la invención, el reconocimiento del establecimiento o la terminación de una conexión se realiza sin cambios respecto a lo descrito anteriormente mediante las figuras 2 y 4. En el estándar TCP se define que el establecimiento de una conexión lo inicia el cliente 10 mediante el envío de un paquete IP en el que el bit SYN se dispone en la parte TCP. El servidor 12 responde entonces con un paquete en el que los bits SYN y ACK están 20 dispuestos en la parte TCP del paquete. El cliente 10 responde después con un paquete en el que el bit ACK está dispuesto en la parte TCP. Cuando se han transmitido estos tres mensajes entre el cliente 10 y el servidor 12, puede tener lugar la verdadera transferencia de datos.
Al final de la transferencia de datos, el servidor 12 coloca en el último paquete de datos un bit Fin. El cliente 10 transmite entonces un mensaje ACK. Para implementar el concepto según la invención, el cliente utiliza esta información para 25 detener el control de la transferencia de datos. La conexión se finaliza entonces de forma estándar.
Tal como se observa de la figura 1, para que el cliente 10 detecte una interrupción del flujo de datos, según la invención, se instala un elemento 14 de tiempo (temporizador) para controlar la conexión. El valor T1 de tiempo de este temporizador 14 puede regularse. El temporizador 14 se utiliza únicamente durante la verdadera transferencia de datos y no durante la fase de establecimiento o terminación de la conexión. 30
El temporizador 14 se inicia en cuanto el cliente 10 ha confirmado el establecimiento de la conexión con el mensaje ACK y se detiene cuando se reciben del servidor 12 los datos que siguen al mensaje ACK.
Si dentro del tiempo T1 no se han recibido datos (en este caso, datos n+1) del servidor 12, el cliente 10 parte de que se ha interrumpido el flujo de datos y activa una acción determinada. Según la invención, el cliente 10 almacena cada mensaje ACK transmitido al servidor 12 al menos hasta que se reciben otros datos del servidor 12 y debe enviarse un 35 nuevo mensaje ACK.
La acción predeterminada del cliente 10 en el caso de una interrupción del flujo de datos sirve para una rápida reanudación de la conexión. Al enviar un "nuevo" mensaje ACK, se elimina el mensaje ACK almacenado anteriormente y se sustituye por el nuevo. Si el cliente 10 ha advertido que el flujo de datos (datos n+1) está interrumpido porque ha transcurrido el tiempo T1 sin que se hayan recibido datos del servidor 12, el cliente 10 transmite nuevamente el último 40 mensaje ACK almacenado al servidor 12 y espera nuevamente el tiempo T1 para ver si recibe datos del servidor 12.
Adicionalmente, en el cliente 10 puede estar implementado un contador 16 para contar con qué frecuencia se transmite el mismo mensaje ACK al servidor 12 en caso de una interrupción de la transferencia de datos. Cuando el contador 16 ha alcanzado un determinado valor límite, el cliente 10 detiene la transmisión repetida del mensaje ACK. Entonces, se aplica el estándar TCP convencional. 45

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos TCP en el que, tras el establecimiento de una conexión TCP entre un cliente (10) y un servidor (12), el servidor (12) transmite un paquete de datos al cliente (10), confirmando el cliente (10) la recepción del paquete de datos al servidor (12) mediante la transmisión de un mensaje de 5 confirmación, mensaje ACK, asociado al paquete de datos recibido, iniciándose en el cliente (10) durante la transmisión del mensaje ACK un elemento (14) de tiempo con un tiempo T1 predeterminado, caracterizado porque el mismo mensaje ACK se transmite de forma repetida al servidor (12) en caso de que, debido a una interrupción del medio físico de transmisión en el cliente (10), no se haya recibido ningún paquete de datos adicional del servidor (12) una vez transcurrido el tiempo T1, almacenando el cliente (10) cada mensaje ACK transmitido al menos hasta que deba enviarse 10 nuevamente un mensaje ACK y no activándose el elemento (14) de tiempo durante el establecimiento y la terminación de una conexión.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo T1 puede ser ajustado por el cliente (10).
  3. 3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el número de transmisiones repetidas del mismo mensaje ACK se cuenta en el cliente (10) mediante un contador (16) y, si se supera un valor umbral 15 predeterminado, no se envía ningún otro mensaje ACK con el mismo contenido al servidor (12‟).
  4. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se instala en un proxy en una red de telefonía móvil y es controlado por la red de telefonía móvil.
  5. 5. Dispositivo para la realización del procedimiento para la mejora de un proceso de transmisión de datos TCP en caso de una interrupción del medio físico de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por un 20 elemento (14) de tiempo instalado en el cliente (10) para detectar una interrupción de la transferencia de datos desde el servidor (12).
  6. 6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por un contador (16) instalado en el cliente para contar los mensajes ACK con igual contenido transmitidos al servidor (12).
  7. 7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque se instala en un proxy de una red de 25 telefonía móvil y es controlado por la red de telefonía móvil.
  8. 8. Programa de tratamiento de datos con un código de programa que, implementado en un dispositivo de transmisión de datos, realiza un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4.
  9. 9. Producto de programa de tratamiento de datos que comprende un código de programa que puede implementarse en un dispositivo de tratamiento de datos para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4. 30
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