JP2010520687A - 物理伝送媒体が中断した場合のｔｃｐデータ伝送プロセスを改善する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、物理伝送媒体が中断した場合のＴＣＰデータ伝送プロセスを改善する方法に関する。この方法おいて、クライアント（１０）とサーバ（１２）との間にＴＣＰコネクションが確立された後、前記サーバ（１２）がデータパケットを前記クライアント（１０）に送り、前記クライアント（１０）が、受信したデータパケットに割り当てられた確認応答メッセージであるＡＣＫメッセージを送ることによって、前記データパケットの受信が前記サーバ（１２）に対して確認応答される。前記ＡＣＫメッセージの送信時には、前記クライアント（１０）において、所定の時間Ｔ１を有するタイミングエレメント（１４）がスタートし、且つ、前記クライアント（１０）において、時間Ｔ１のタイムアウト後に前記サーバ（１２）からのデータパケットが受信されなくなった場合には、同じＡＣＫメッセージが繰り返し前記サーバ（１２）に送られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、物理伝送媒体が中断した場合のＴＣＰデータ伝送プロセスを改善する方法に関する。

今日、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＴＣＰ；伝送制御プロトコル）は、多くのデータ通信アプリケーション、例えば、インターネット接続や電子メールのやりとりにおいて、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＰ：インターネットプロトコル）と共に用いられることが多い。

ＴＣＰは、大抵の場合コンピュータである通信パートナー間でデータ交換を行う方式に関する取り決め（プロトコル）である。最近のコンピュータのオペレーティングシステムはどれもＴＣＰをサポートしており、他の計算機とデータ交換するためにこれを利用している。ＴＣＰプロトコルは、コンピュータネットワークにおける信頼性のあるコネクション指向のトランスポートプロトコルである。これは、インターネットの基盤であるインターネットプロトコルファミリーの一部である。ＴＣＰは、コネクションレス型のＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）とは異なり、ネットワーク接続した２つのエンドポイント間に仮想チャネルを構築する（Ｓｏｃｋｅｔｓ）。このチャネル上で、データを双方向に伝送することができる。大抵の場合、ＴＣＰはＩＰ（インターネットプロトコル）の上位に配置されるので、「ＴＣＰ／ＩＰプロトコル」と呼ばれることも多い。これはＯＳＩ参照モデルの第４層に置かれている。

伝送される大量のデータは、小さなパケット（ＩＰデータパケット）に分割してから伝送される。ＴＣＰスタンダードに規定される原理では、伝送中に喪失して受領証明（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ）されないＩＰパケットを繰り返し伝送するようにしている。

図２に示すように、ＴＣＰ原理は、データ呼び出しデバイス、いわゆるクライアント１０と、データを提供するデバイス、いわゆるサーバ１２との間でコネクションが行われることを想定している。クライアント１０がコネクションを開始し、サーバ１２からデータを受け取る。サーバ１２は、データを利用可能にし、すべてのデータパケットがクライアント１０に伝送されるように取り計らっている。

接続を確立するために、クライアント１０は第１に要求メッセージＳＹＮをサーバ１２に送る。サーバ１２は、確認応答メッセージＳＹＮ ＡＣＫで応答する。次に、クライアント１０も同様に確認応答メッセージＡＣＫを送信する。ＴＣＰコネクションの確立では、いわゆる３ウェイハンドシェイクが用いられる。コネクションを確立しようとする、ここではクライアント１０である通信パートナーの一方が、シーケンス番号を有するＳＹＮパケット（英語ではｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅ）を相手に送信する。この場合、シーケンス番号は、全部を正しい順序で、また多重にならないように完全に伝送するために重要である。パケットヘッドにＳＹＮビットがセットされたパケットの問題である。初期シーケンス番号は、大抵の場合、ランダムに選択された任意の数であり、その生成は、それぞれのＴＣＰ実装に依存する。

ここではサーバ１２である宛先デバイスがパケットを受信し、同様に任意の、クライアント１０の初期シーケンス番号には依存しない初期シーケンス番号を固有のＳＹＮパケットで返信する。同時に、このサーバ１２は、クライアントのシーケンス番号に１を加え、ヘッダのＡＣＫ部分（英語ではＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ＝確認応答）に付けて返送することによって第１のＳＹＮパケットの受け取りの確認応答をする。最後にクライアント１０は、固有のＡＣＫパケットをサーバに送信することによってＳＹＮ ＡＣＫパケット受け取りの確認応答をする。このプロセスは、「フォワード確認（Ｆｏｒｗａｒｄ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）」とも呼ばれる。こうしてコネクションが確立される。

この時点でコネクションが確立され、サーバが所定の数のデータパケットをクライアントに送信する。データパケットの数は、クライアントとサーバとの間でコネクション確立の最中に予め交渉されている。ここではデータｎおよびデータｎ＋１であるデータパケットの伝送後、クライアント１０が、さらなる「ＡＣＫ」メッセージ、ここではＡＣＫｎ＋２で応答し、これにより、次に来ることになっているデータパケットに関する情報をサーバに付与する。サーバ１２は、クライアントのこのメッセージ「ＡＣＫｎ＋２」を待つ。サーバが「ＳＣＫｎ＋２」を受信すると、このサーバは、次のデータパケットをクライアント１０に送る。

図３および図５は、ＴＣＰコネクションが中断された場合を示す。例えば「ＡＣＫｎ＋２」メッセージを所定の待ち時間Ｔｗ内にサーバ１２が受信しなかった場合、このサーバは、クライアントによって受領確認されなかった最後のデータパケット、例えばデータｎ＋１を再送する。この手順は、待機、そして場合によっては、データパケットの配送の繰り返しとからなり、何度も繰り返される。クライアント１０がデータを待つ時間は、繰り返し回数とともに長くなる。通常、サーバ１２は、最初に「ＡＣＫｎ＋２」を数秒（例えば２〜３秒）間待つ。普通待ち時間は２回の繰り返しの間に倍になるので、その後、待ち時間Ｔｗは、略１分まで延びる。

図４は、制御によるコネクション解除を示し、コネクションの確立と同様に行われる。ＳＹＮビットに代えてＦＩＮビット（英語では、ｆｉｎｉｓｈ＝終わり、終了）が用いられ、これは、サーバ１２から送るデータがもうないことをクライアント１０に示す。パケットの受け取りが、クライアント１０側から再びＡＣＫにより確認応答される。ＦＩＮパケットの受信側も、最後にＦＩＮパケットを送信し、このパケットも同様に確認応答される。実際には４ウェイが利用されるが、コネクション解除の場合は、サーバからクライアントへのＡＣＫ動作およびＦＩＮ動作が１ウェイと見なされるため、それは３ウェイハンドシェイクである。さらに、ＦＩＮおよびＡＣＫをコネクション確立の場合と全く同じように、同じパケットに納める短縮した方法も可能である。Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｌｉｆｅｔｉｍｅ（ＭＳＬ：最大セグメント生存時間）は、セグメントが破棄されるまでネットワークに滞在できる最大時間である。

通信加入者が、例えば電子メールなどのデータ通信のためのアプリケーションを移動無線網で使用した場合、データコネクションが中断される確率は、例えば、固定網を介してデータコネクションをする場合よりもはるかに高い。移動無線網のデータコネクションが中断した場合、中断直後に再び物理チャネルが利用可能になったとしても、ＴＣＰが繰り返し手順を開始してデータ伝送が繰り返されるまでの間はデータコネクションが中断したままである。

本発明の課題は、物理伝送媒体が中断した場合のＴＣＰデータ伝送プロセスを改善する方法を提供することである。このことにより、物理媒体が中断した場合のＴＣＰコネクションの再開時間が少なくなる。

上記課題は、本発明によると請求項１の特徴により解決される。

本発明の好ましい実施形態およびさらなる有利な特徴は、従属請求項に記載されている。

本発明によると、ＡＣＫメッセージ送信時に、クライアントにおいて、事前設定された時間Ｔ１を有するタイミングエレメントがスタートし、クライアントにおいて、時間Ｔ１のタイムアウト後にサーバからのデータパケットが受信されない場合に、同じＡＣＫメッセージが繰り返しサーバに送られる。

したがって、本発明は、サーバからのデータフローが中断されたことをクライアントが検知し、その時、最後のＡＣＫメッセージが比較的高い繰り返し率で再びサーバに送られることに基づく。サーバは、その直後に反応してデータ伝送を続けることができる。

同じＡＣＫメッセージの送信の繰り返しを可能にするために、クライアントは、少なくとも新たなＡＣＫメッセージの送信が必要になるまでの間、送信された各「ＡＣＫ」メッセージを格納することになる。

好適には、時間Ｔ１、すなわちサーバからのデータを待つ時間をクライアント側で設定することができる。

コネクション確立および解除を支障なく行うために、コネクションの確立および解除中はタイミングエレメントがアクティブ化されない。

さらに、同じＳＹＮメッセージの送信が繰り返された回数をクライアント側でカウンタＣ１によりカウントすることが可能である。事前設定された閾値を越えると、同じ内容のＳＹＮメッセージがサーバに送信されなくなる。

本発明の利点は以下のとおりである。

物理媒体の中断後、これまではＴＣＰスタンダードに規定された繰り返し手順が実行されるまでエンドユーザへのデータ転送が中断されたままであった。これは数秒間続く。本発明によると、物理媒体が再び利用可能になった後で、データ転送が中断されたままの時間は短くなる。この時間は、タイマの値Ｔ１により決定され、またエンドユーザが設定することができる。データ転送の終了をクライアントが検知した場合、クライアントは上述のような手順を用いない。

本発明によるデバイスもしくは方法は、移動無線網のプロキシ上にインストールすることができ、移動無線網により制御することができる。

以下において、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図面および以下の記載から、本発明のさらなる特徴と利点が明らかになる。

本発明による、物理伝送媒体が中断した場合のＴＣＰデータ伝送プロセスの経過を簡略化して示す。 ＴＣＰコネクション確立の流れを簡略化して示す図である（従来技術）。 ＴＣＰコネクション中断の流れを簡略化して示す図である（従来技術）。 ＴＣＰコネクション解除の流れを簡略化して示す図である（従来技術）。 物理伝送媒体が中断した場合の標準化されたＴＣＰデータ伝送プロセスの流れを簡略化して示す図である（従来技術）。

図２〜図５については、従来技術との関連で本明細書の導入部においてすでに述べた。ここで関連箇所を参照されたい。

本発明による方法では、コネクションの確立および解除の検知は、図２および図４に基づいた先の説明となんら違わない態様で行われる。ＴＣＰスタンダードは、ＴＣＰ部分に「ＳＹＮ」ビットがセットされたＩＰパケットをクライアント１０が送信することによってコネクション確立が開始されることを規定している。次に、サーバ１２は、パケットのＴＣＰ部分に「ＳＹＮ」および「ＡＣＫ」ビットがセットされたパケットで応答する。するとクライアント１０は、ＴＣＰ部分に「ＡＣＫ」ビットがセットされたパケットで応答する。これら３つのメッセージがクライアント１０とサーバ１２との間でやり取りされると、実際のデータ転送が可能になる。

データ転送の終わりに、サーバ１２は、最後のデータパケットに「Ｆｉｎ」ビットをセットする。するとクライアント１０はＡＣＫを送る。本発明による構想を実現する目的で、クライアントは、この情報を使用してデータ転送の監視をストップする。そうしてスタンダードに従ってコネクションが終了する。

図１からわかるように、本発明によると、データフローの中断をクライアント１０側で検知するために、コネクションを監視するタイミングエレメント１４（タイマ）が実装される。このタイマ１４の時間値Ｔ１は設定可能である。タイマ１４は、実際のデータ転送中にのみ使用され、コネクションの確立および解除段階では使用されない。

タイマ１４は、クライアント１０側でコネクションの確立がメッセージ「ＡＣＫ」により確認されると直ちにスタートし、ＡＣＫメッセージに続いてサーバ１２からデータが受信されるとストップする。

時間Ｔ１内にサーバ１２からデータ（ここではデータｎ＋１）が受信されなかった場合、クライアント１０は、データフローが中断したとして、所定のアクションを起こす。本発明によると、クライアント１０は、少なくともサーバ１２からのさらなるデータを再び受信し、新しいＡＣＫメッセージを送信することが必要になるまでの間は、サーバ１２に送られたすべての「ＡＣＫ」メッセージを格納する。

データフローが中断した場合のクライアント１０の所定のアクションは、コネクションの早急な再開のために役立つ。「新しい」ＡＣＫメッセージの送信時に、前に格納されたＡＣＫメッセージが消去され、新しいものと置換される。データがサーバ１２から受信されることなくＴ１がタイムアウトになったことで、クライアント１０がデータフロー（データｎ＋１）の中断を検知すると、クライアント１０は、最後に格納した「ＡＣＫ」メッセージをもう一度サーバ１２に送って、サーバ１２からデータが受信されるか否かを見極めるために再び時間Ｔ１の間待機する。

さらに、カウンタ１６をクライアント１０に実装して、データ転送の中断時に同じＡＣＫメッセージがサーバ１２に送られる頻度をカウントしてもよい。カウンタ１６が特定の限界値に達した場合、クライアント１０は、ＡＣＫメッセージ送信の繰り返しを停止する。そうして一般的なＴＣＰスタンダードが適用される。

Claims (11)

1. 物理伝送媒体が中断した場合のＴＣＰデータ伝送プロセスを改善する方法であって、クライアント（１０）とサーバ（１２）との間にＴＣＰコネクションが確立された後、前記サーバ（１２）がデータパケットを前記クライアント（１０）に送り、前記クライアント（１０）が、受信したデータパケットに割り当てられた確認応答メッセージであるＡＣＫメッセージを送ることによって、前記データパケットの受信が前記サーバ（１２）に対して確認応答され、前記ＡＣＫメッセージの送信時に、前記クライアント（１０）において、所定の時間Ｔ１を有するタイミングエレメント（１４）がスタートし、且つ、前記クライアント（１０）において、時間Ｔ１のタイムアウト後に前記サーバ（１２）からのデータパケットが受信されなくなった場合に、同じＡＣＫメッセージが繰り返し前記サーバ（１２）に送られる方法。
2. 前記クライアント（１０）が、少なくとも新たなＡＣＫメッセージの送信が必要になるまでの間、送信された各「ＡＣＫ」メッセージを格納することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記時間Ｔ１が、前記クライアント（１０）側で設定可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記タイミングエレメント（１４）が、コネクションの確立および解除の最中はアクティブ化されないことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記クライアント（１０）において、前記同じＡＣＫメッセージの送信が繰り返される回数がカウンタ（１６）によりカウントされ、且つ、事前設定された閾値を越えると、前記サーバ（１２’）に同じＡＣＫメッセージが送信されなくなることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の方法。
6. 移動無線網のプロキシ上にインストールされ、前記移動無線網により制御されることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の方法。
7. 請求項１から５のうちいずれか一項に記載の、物理伝送媒体が中断した場合のＴＣＰデータ伝送プロセスを改善する方法を実行するデバイスであって、サーバ（１２）からのデータ伝送の中断を検出するためにクライアント（１０）に設けられたタイミングエレメント（１４）を特徴とするデバイス。
8. 前記サーバ（１２）に送信される同じ内容のＡＣＫメッセージをカウントするためにクライアント（１０）に設けられたカウンタ（１６）を特徴とする請求項７に記載のデバイス。
9. 移動無線網のプロキシ上にインストールされ、当該移動無線網による制御が可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載のデバイス。
10. プログラムコードを有するデータ処理プログラムであって、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の方法をデータ処理デバイス上で実行するデータ処理プログラム。
11. 請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の方法を実施するための、データ処理デバイス上で実行可能なプログラムコードを含むデータ処理プログラム製品。

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