JP3711156B2

JP3711156B2 - File transfer method

Info

Publication number: JP3711156B2
Application number: JP11278195A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　嘉浩; 雅巳石倉
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JPH08305643A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はウインドウサイズが制限されたＴＣＰなどのトランスポートプロトコルを用いたファイル転送方法に関し、高速ではあるが高遅延のネットワークにおいても、ウインドウサイズの制限に影響されることなく、効率的にデータ転送を行うことができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファイル転送のための標準プロトコルとして、ＵＮＩＸを始めとした多くのコンピュータで使用されているＦＴＰ（File Transfer Protocol）が知られている。プロトコルとは通信規約である。
【０００３】
ＦＴＰプロトコルはＴＣＰ／ＩＰ（Transmisson Control Protocol/Internet Protocol）上のサービスを用いるファイル転送プロトコルであり、ファイル転送の際に１本のＴＣＰセッション（ＴＣＰプロトコルでの論理コネクション）を使用する。そのためファイル転送の性能はＴＣＰプロトコルの転送能力、特にスライディングウインドウのウインドウサイズの上限により制限されるところが多く、ネットワークがより高速且つ高遅延になりつつある現状では、ネットワークの回線速度に比べて期待した程のスループットが得られないという問題がある。以下、この点について順を追って説明する。
【０００４】
ＴＣＰ／ＩＰプロトコルは本来ＢＳＤ系のＵＮＩＸで採用されたものであるが、現在では、世界的規模のネットワークであるインターネット（Internet）を始めとして広く用いられているプロトコルスイートである。
【０００５】
そのうち、ＴＣＰプロトコルはＯＳＩ参照モデルの第４層（トランスポート層）に相当するコネクション型でバイトストリーム指向のトランスポートプロトコルであり、後述するように、再送付き肯定確認応答プロトコルの改良版である可変ウインドウサイズのスライディングウインドウプロトコルを用いて信頼性のある効率的なデータ転送サービスを提供している。また、ＩＰプロトコルはＯＳＩ参照モデルの第３層（ネットワーク層）に相当するネットワークプロトコルである。
【０００６】
なお、コネクション型とは事前に論理コネクションを確立した後にデータ転送を行う通信形態であり、コネクションレス型とは論理コネクションの確立を必要としないデータ転送の形態である。
【０００７】
次に、スライディングウインドウプロトコルの説明の前に、再送付き肯定確認応答プロトコルについて説明する。信頼性のあるデータ転送を保証する多くのプロトコルでは、１回毎のデータ転送量を固定しておき、データ送信者はデータ受信者に対してデータを受信する度に確認応答を送信することを要求し、確認応答を待って次のデータを送出する。しかし、このような単純な肯定確認応答プロトコルでは、送信者は固定サイズのデータ転送毎に必ず確認応答を待たなければならないので、非効率的である。
【０００８】
そこでＴＣＰプロトコルでは、図５に示すように、転送しようとするパケットシーケンス５１の中に可変サイズのウインドウ５２を設定し、最初はウインドウ５２内の全てのパケット１〜８を転送する。そして、一度送信者がウインドウ５２内の最初のパケット１に対する確認応答を受信すると、ウインドウ５２をスライドさせ、次のパケット９を送る。ウインドウ５２のサイズは転送しようとするパケットシーケンス５１のサイズに応じて可変であるが、ＴＣＰプロトコルでは上限を６４ＫＢ（キロバイト）に制限している。なお、前述の如くＴＣＰプロトコルはバイトストリーム指向であるため、実際には、パケット単位ではなくバイト単位でウインドウ５２がスライドする。
【０００９】
図６はスライディングウインドウプロトコルの動作概念を示し、ウインドウ内のパケット１〜８の送信に対し、受信側からそれぞれの確認応答５３が出されている。
【００１０】
このようなスライディングウインドウプロトコルを有するＴＣＰプロトコルを用いたＦＴＰプロトコルのアルゴリズムは図７に示され、その時のデータ転送の動作概念は図８に示される。
【００１１】
即ち、図７において、ファイル転送要求コマンドが入力されると（ステップＳ７１）、ＦＴＰプロトコルはデータ転送用に１本のＴＣＰセッションをＴＣＰプロトコルに確立させ（ステップＳ７２）、ファイルのデータを転送する（ステップＳ７３）。データ転送においては、図８に示すように、送信側はウインドウサイズ分だけのデータ８１をまず転送し、その確認応答８２を受信するまで次の転送を待つ。確認応答８２を受信したら次のデータ８３を転送し、またしても確認応答８４を受信するまで次の転送を待つ。このような操作がファイルの全データを転送し終るまで繰り返される。全てのデータ転送が完了したら、図７のステップＳ７４に示すように、ＦＴＰプロトコルがＴＣＰセッションを終了する。
【００１２】
図８から判るように、ウインドウサイズが可変なため単純な確認応答プロトコルよりも効率的であるが、可変ウインドウサイズのスライディングウインドウプロトコルを用いた場合でも、ファイルのサイズが大きい場合にはウインドウサイズの制限により何回かに分けてデータ転送が行われる。そのため、データ転送後から確認応答を受信するまでの間ｔ₁がネットワーク上の空き時間として累積し、ネットワークのスループットを低下させる。この空き時間ｔ₁はネットワークの往復遅延時間に左右され、高遅延なほど多くなる。また空き時間ｔ₁が全体に対して占める割合は、１回のデータ送出に要する時間ｔ₂が短いほど大きくなり、この時間ｔ₂はネットワークの回線速度が高速なほど短くなる。
【００１３】
一般にネットワークの最大実効スループットＥは、ウインドウサイズをＷ、ネットワークの往復遅延時間をＤとすると、次式（１）で与えられる。
【数１】
Ｅ＝Ｗ／Ｄ …式（１）
【００１４】
式（１）から判るように、伝送路上での遅延が大きくなる等、ネットワークの往復遅延時間が長くなると、最大実効スループットＥ以上に回線速度が高速なネットワークでは、回線速度と比べて期待した程のスループットが得られない。これは、これまでの説明から明らかなように、スライディングウインドウプロトコルにおけるウインドウサイズが不十分なため、確認応答を待つまでの空き時間がネットワークに生じるからである。
【００１５】
最近では、フレームリレーやＡＴＭ等の高速な通信技術が発達してきたこと、並びに、ネットワークが世界的規模に広がってきたことにより、ネットワークがより一層高速で且つ高遅延になりつつあるので、このようなネットワークでは、ＴＣＰプロトコルの性能、特に６４ＫＢというウインドウサイズの上限、によってＦＴＰプロトコルのデータ転送能力が制限される、という効率上の問題点が露見してきた。
【００１６】
この問題点の解決策として、従来、ＴＣＰプロトコルにおけるウインドウサイズの拡大が提案されている。
【００１７】
しかし、ウインドウサイズを６４ＫＢより大きくすることはＴＣＰプロトコル自体の拡張である。従って、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルが既に機器のシステムの一部として組み込まれている場合が多いことを考慮すると、現在存在するＴＣＰ／ＩＰ製品にプロトコル自体の拡張となるウインドウサイズの拡大をそのまま適用することは困難である。
【００１８】
また、ウインドウサイズを拡大した場合、品質の悪いネットワークでは、ＴＣＰセグメントの再送によるオーバヘッドが大きくなるため、逆にスループットが低下する恐れがある。
【００１９】
従って、現状のファイル転送技術では、フレームリレーやＡＴＭの到来により高速化し、且つ、世界的規模への拡大により高遅延化したネットワークに十分対応することができず、効率的でない。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、ウインドウサイズの制限に影響されることなく、高速且つ高遅延のネットワークでの効率的なファイル転送を行うことができる方法を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のファイル転送方法は、ＦＴＰプロトコルによりファイルを転送する際に、ＴＣＰセッションの数Ｎを、ＴＣＰプロトコルのウインドウサイズＷ、ネットワークの往復遅延時間Ｄ及び回線速度Ｂに基づいて、Ｎ = １＋［（Ｂ×Ｄ）／（８×Ｗ）］の式により決定し（但し、［］は、ガウス記号である。）、決定した数ＮでファイルをＮ個のデータに分割し、決定した数ＮのＴＣＰセッションを確立して、Ｎ個のデータを同時並列的に転送することを特徴とするものである。
【００２３】
更に本発明のファイル転送方法は、ウインドウサイズが制限されているトランスポートプロトコル上のサービスを用いるファイル転送方法において、ウインドウサイズＷ、ネットワークの往復遅延時間Ｄ及び回線速度Ｂに基づいて、必要な論理コネクションの数Ｎを、Ｎ = １＋［（Ｂ×Ｄ）／（８×Ｗ）］の式により決定すること（但し、［］は、ガウス記号である。）、決定した数ＮでファイルをＮ個のデータに分割し、決定した数Ｎの論理コネクションを確立して、Ｎ個のデータを同時並列的に転送すること、を特徴とするものである。
【００２４】
【作用】
ＦＴＰプロトコルは従来１本のＴＣＰセッションによりデータ転送を行っているが、ＴＣＰプロトコル自体は複数のＴＣＰセッションを確立することが可能である。
【００２５】
そこで、ファイルを複数に分割し複数のデータ転送用ＴＣＰセッションによりデータ転送を行うことにより、ＴＣＰプロトコル自体には何の改変を与えることなく、ウインドウサイズの不足により生じるネットワークの空き時間を有効に利用することができる。また、複数のＴＣＰセッションによりデータ転送を行うことにより、品質が良くないネットワークであっても、再送による帯域の浪費が少なくなる。
【００２６】
ファイルの分割数及びＴＣＰセッシッンの数は基本的には任意の固定した値でも良いが、小さすぎると効率向上の効果が少なく、大きすぎるとオーバヘッドが増えるので、ウインドウサイズとネットワークのパラメータとに基づき決定することが望ましい。即ち、ウインドウサイズが大きければ数を減らし、往復遅延時間が多いほど、あるいは回線速度が速いほど数を増せば良い。
【００２７】
上述したデータ転送効率向上の技術は、ＴＣＰプロトコル上のＦＴＰプロトコルに限らず、ウインドウサイズが制限されているトランスポートプロトコルを用いるファイル転送方法全にて拡張して適用することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例として、ＴＣＰプロトコル上でのＦＴＰプロトコルによるファイル転送を説明する。図１には本発明の実施例のシステム構成が示され、図２には本発明の実施例のファイル転送アルゴリズムが示され、図３には２個のＴＣＰセッションを用いたＦＴＰデータ転送の動作概念が示され、図４には実験結果によるＴＣＰセッションの数と総合スループットとの関係が示されている。
【００２９】
図１において、送信側（または受信側）のシステム１１は、ＦＴＰ基本部１２及びユーザインタフェース１３に加えて、パラメータ収集モジュール１４と、ＴＣＰセッション数計算モジュール１５と、ファイル分割・統合モジュール１６を備えている。このようなシステム１１どうしがＴＣＰドライバ１７を介してネットワークで接続されている。また、システム１１にはデータを格納するための記憶装置（ディスク）１８が接続されている。
【００３０】
ここで、ＴＣＰドライバ１７は可変ウインドウサイズのスライディングウインドウプロトコルを含むＴＣＰプロトコルを実行するものであり、ＴＣＰセッションの確立、ウインドウサイズの設定、データ転送、確認応答の送受、ウインドウのスライド等を行う。
【００３１】
システム１１の各部１２〜１６について説明すると、ＦＴＰ基本部１２はＦＴＰプロトコルを実行する基本的機能に加えて、次のような各部を管理する機能を有する。
【００３２】
（１）ユーザインタフェース１３から“get"、“put"などのファイル転送要求のコマンドを受け取った時、パラメータ収集モジュール１４にパラメータ収集を指示する。
（２）ＴＣＰセッション数計算モジュール１５に必要とするＴＣＰセッション数の計算を指示する。
（３）ファイル分割・統合モジュール１６にファイルの分割または統合を指示する。
（４）ＴＣＰドライバ１７にファイル転送先を指示し、また必要とする数のＴＣＰセッションの確立を指示し、更にＴＣＰセッションの終了を指示する。
【００３３】
ユーザインタフェース１３はコマンドラインの入力の処理などを行う。
【００３４】
パラメータ収集モジュール１４はＴＣＰドライバ１７から、最大ウインドウサイズＷ（bytes:バイト）と、ネットワークの往復遅延時間Ｄ（sec:秒）及び回線速度Ｂ（bps:１秒当りのビット数）といったパラメータを収集又は測定する。ＴＣＰプロトコルではＷ＝６４ＫＢである。ＤとＢはファイル転送先までのネットワーク上のルートによって変わるが、これらはＴＣＰドライバ１７にとって既知であり、インターネット（Internet）の場合にはＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol)プロトコルなどによって求まる。
【００３５】
ＴＣＰセッション数計算モジュール１５は、パラメータ収集モジュール１４で得たパラメータＷ，Ｄ，Ｂを用いて、次式（２）または式（３）の計算により、必要とするデータ転送用のＴＣＰセッション数Ｎを決定する。
【００３６】
【数２】

【００３７】
【数３】

【００３８】
ここで、式（３）中の分子Ｂ×Ｄは確認応答を受信する前に転送可能なデータサイズ（ビット）であり、８×Ｗはウインドウサイズ（ビット）であるから、これらから必要なＴＣＰセッショッ数Ｎを決定することができる。なお、式（２）と式（３）は等価である。
【００３９】
ファイル分割・統合モジュール１６は、ＦＴＰ基本部１２で指定されたファイルを記憶装置１８から読み出し、これをモジュール１５が決定したＴＣＰセッション数Ｎで分割し、ＴＣＰドライバ１７に与える。
【００４０】
ＴＣＰドライバ１７は、ＦＴＰ基本部１２を通してＴＣＰセッシッ数Ｎが指定されると、Ｎ個のＴＣＰセッションを確立し、モジュール１６で分割されたＮ個のデータをそれぞれにＴＣＰセッションを対応づけしてネットワークに転送する。
【００４１】
システム１１が受信側になる場合は、ＦＴＰ基本部１２はＴＣＰドライブ１７からＴＣＰセッション数を受け取り、ファイル分割・統合モジュール１６に対し、ファイルの統合を指示する。この指示を受けて、同モジュール１６はＴＣＰドライブ１７から与えられる複数のＴＣＰセッションのデータを１つのファイルに統合し、記憶装置１８に格納する。
【００４２】
次に、図２、図３を参照してシステム全体の動作を説明する。
（１）ファイル転送要求コマンドを入力すると（図２のステップＳ２１）、まずウインドウサイズＷ，往復遅延時間Ｄ及び回線速度Ｂを収集（または測定）して、必要なデータ転送用ＴＣＰセッション数Ｎを決定する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。
（２）次に、転送すべきファイルをＮ個のデータに分割し（ステップＳ２４）、更に、ＴＣＰセッションをデータ転送用にＮ個確立する（ステップＳ２５）。
（３）Ｎ個のＴＣＰセッションを用いて、Ｎ個のデータを時分割手法により同時並列的に転送する（ステップＳ２６）。図３にＮ＝２とした場合のデータ転送動作を概念的に示す。但し、図３の時分割手法は一例にすぎず、任意のもので良い。
（４）Ｎ個のデータを全て転送したら、Ｎ個全てのＴＣＰセッションを終了する（ステップＳ２７）。
（５）受信側では、Ｎ個のＴＣＰセッションにより転送されてきたＮ個のデータを統合し、１つのファイルにする（ステップＳ２８）。
【００４３】
本発明の有効性を確認するために、以下の実験を行った。その結果を図４に示す。
【００４４】
即ち、回線速度を１．５３６Ｍbps 、往復遅延時間を４０ms、２００ms、５００ms、１０００msとしたシリアル回線で接続したＬＡＮ（Local Area Network）間で、ＦＴＰプロトコルによるデータ転送を行う。そして、１つのファイルを１〜４分割し、それぞれ１〜４個のデータ転送用ＴＣＰセッションにより転送し、各ケースにおける総合スループットを測定した。図４より、ＴＣＰセッション数の増加により総合スループットが向上することが良く判る。特に、高遅延の場合に効果が顕著である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＦＴＰのファイル転送において、ＴＣＰセッションの数Ｎを、ＴＣＰプロトコルのウインドウサイズＷ、ネットワークの往復遅延時間Ｄ及び回線速度Ｂに基づいて、Ｎ = １＋［（Ｂ×Ｄ）／（８×Ｗ）］の式により決定し（但し、［］は、ガウス記号である。）、決定した数ＮでファイルをＮ個のデータに分割し、決定した数ＮのＴＣＰセッションを確立して、Ｎ個のデータを同時並列的に転送するので、ＴＣＰセッション数を最適化できると共に、ＴＣＰプロトコル自体には何の改変を与えることなく、ウインドウサイズの不足により生じるネットワークの空き時間を有効に利用することができ、特にインターネットのような高速・高遅延のネットワークでの効率的なＦＴＰファイル転送ができる。また、複数のＴＣＰセッションによりデータ転送を行うことにより、品質が良くないネットワークであっても、再送による帯域の浪費が少なくなる。
【００４７】
更に、本発明によれば、ＴＣＰプロトコル上のＦＴＰファイル転送に限らず、ウインドウサイズが制限されているトランスポートプロトコルを用いる各種のファイル転送において、効率的なデータ転送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るシステム構成を示す図。
【図２】本発明の一実施例に係るファイル転送アルゴリズムを示す図。
【図３】２個のＴＣＰセッションを用いたＦＴＰデータ転送の動作概念を示す図。
【図４】実験結果によるＴＣＰセッション数と総合スループットとの関係を示す図。
【図５】スライディングウインドウの概念を示す図。
【図６】スライディングウインドウプロトコルを用いた確認応答プロトコルを示す図。
【図７】従来のファイル転送アルゴリズムを示す図。
【図８】従来のＦＴＰデータ転送の動作概念を示す図。
【符号の説明】
１１システム
１２ＦＴＰ基本部
１３ユーザインタフェース
１４パラメータ収集モジュール
１５ＴＣＰセッション数計算モジュール
１６ファイル分割・統合モジュール
１７ＴＣＰドライバ
１８記憶装置[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a file transfer method using a transport protocol such as TCP with a limited window size. Even in a high-speed but high-delay network, data transfer is efficiently performed without being affected by the window size limitation. It can be done.
[0002]
[Prior art]
As a standard protocol for file transfer, FTP (File Transfer Protocol) used in many computers such as UNIX is known. A protocol is a communication protocol.
[0003]
The FTP protocol is a file transfer protocol that uses a service on TCP / IP (Transmisson Control Protocol / Internet Protocol), and uses one TCP session (a logical connection in the TCP protocol) at the time of file transfer. Therefore, the file transfer performance is often limited by the TCP protocol transfer capability, especially the upper limit of the sliding window window size, and in the current situation where the network is becoming faster and more delayed, it is expected compared to the line speed of the network. There is a problem that a sufficient throughput cannot be obtained. Hereinafter, this point will be described in order.
[0004]
Although the TCP / IP protocol is originally adopted in BSD UNIX, it is a protocol suite widely used now including the Internet, which is a worldwide network.
[0005]
Among them, the TCP protocol is a connection type and byte stream oriented transport protocol corresponding to the fourth layer (transport layer) of the OSI reference model. As will be described later, the TCP protocol is a modified version of the positive acknowledgment protocol with retransmission. It provides a reliable and efficient data transfer service using a window size sliding window protocol. The IP protocol is a network protocol corresponding to the third layer (network layer) of the OSI reference model.
[0006]
The connection type is a communication form in which data transfer is performed after a logical connection is established in advance, and the connectionless type is a form of data transfer that does not require establishment of a logical connection.
[0007]
Next, the affirmative acknowledgment protocol with retransmission will be described before the description of the sliding window protocol. In many protocols that guarantee reliable data transfer, the data transfer amount per time is fixed, and the data sender sends an acknowledgment to the data receiver every time data is received. Request and wait for confirmation response and send the next data. However, such a simple positive acknowledgment protocol is inefficient because the sender must wait for an acknowledgment for every fixed-size data transfer.
[0008]
Therefore, in the TCP protocol, as shown in FIG. 5, a variable-size window 52 is set in the packet sequence 51 to be transferred, and all the packets 1 to 8 in the window 52 are transferred at first. Once the sender receives an acknowledgment for the first packet 1 in the window 52, the window 52 is slid and the next packet 9 is sent. The size of the window 52 is variable according to the size of the packet sequence 51 to be transferred, but the upper limit is limited to 64 KB (kilobytes) in the TCP protocol. Since the TCP protocol is byte stream oriented as described above, the window 52 actually slides in byte units instead of packet units.
[0009]
FIG. 6 shows an operation concept of the sliding window protocol, and each acknowledgment response 53 is issued from the receiving side for transmission of packets 1 to 8 in the window.
[0010]
The FTP protocol algorithm using the TCP protocol having such a sliding window protocol is shown in FIG. 7, and the operation concept of the data transfer at that time is shown in FIG.
[0011]
That is, in FIG. 7, when a file transfer request command is input (step S71), the FTP protocol establishes one TCP session for data transfer in the TCP protocol (step S72), and transfers file data (step S72). Step S73). In the data transfer, as shown in FIG. 8, the transmitting side first transfers the data 81 corresponding to the window size and waits for the next transfer until the confirmation response 82 is received. When the confirmation response 82 is received, the next data 83 is transferred, and the next transfer is waited until the confirmation response 84 is received again. Such an operation is repeated until all data of the file is transferred. When all the data transfer is completed, the FTP protocol ends the TCP session as shown in step S74 of FIG.
[0012]
As can be seen from FIG. 8, since the window size is variable, it is more efficient than a simple acknowledgment protocol. However, even when a sliding window protocol with a variable window size is used, if the file size is large, the window size Data transfer is performed several times due to restrictions. For this reason, t ₁ is accumulated as free time on the network after the data transfer until the confirmation response is received, thereby reducing the network throughput. This idle time t ₁ depends on the round-trip delay time of the network, and increases as the delay increases. Further, the ratio of the free time t ₁ to the whole becomes larger as the time t ₂ required for one data transmission becomes shorter, and this time t ₂ becomes shorter as the line speed of the network becomes higher.
[0013]
In general, the maximum effective throughput E of the network is given by the following equation (1), where W is the window size and D is the round-trip delay time of the network.
[Expression 1]
E = W / D Formula (1)
[0014]
As can be seen from equation (1), when the round-trip delay time of the network becomes long, such as the delay on the transmission line becomes large, in a network where the line speed is higher than the maximum effective throughput E, it is expected as compared with the line speed. Throughput cannot be obtained. This is because, as is apparent from the above description, the window size in the sliding window protocol is insufficient, so that there is a free time in the network before waiting for an acknowledgment.
[0015]
Recently, high-speed communication technologies such as frame relay and ATM have been developed, and the network has been spreading worldwide, so the network is becoming even faster and more delayed. In such a network, the efficiency problem that the data transfer capability of the FTP protocol is limited by the performance of the TCP protocol, particularly the upper limit of the window size of 64 KB, has been revealed.
[0016]
As a solution to this problem, conventionally, an increase in the window size in the TCP protocol has been proposed.
[0017]
However, making the window size larger than 64 KB is an extension of the TCP protocol itself. Therefore, considering that the TCP / IP protocol is often already incorporated as part of the device system, the window size expansion, which is an extension of the protocol itself, should be applied as it is to the existing TCP / IP product. It is difficult.
[0018]
In addition, when the window size is increased, in a network with poor quality, the overhead due to retransmission of the TCP segment becomes large, so that the throughput may be reduced.
[0019]
Therefore, the current file transfer technology is not efficient because it cannot sufficiently cope with a network that has been speeded up due to the arrival of frame relay and ATM, and that has been delayed due to expansion on a global scale.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method capable of performing efficient file transfer in a high-speed and high-delay network without being affected by the window size limitation in view of the above-described problems of the prior art. is there.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In the file transfer method of the present invention that solves the above problems, when transferring a file by the FTP protocol, the number N of TCP sessions is determined based on the window size W of the TCP protocol, the round-trip delay time D of the network, and the line speed B. , N = 1 + [(B × D) / (8 × W)] (where [] is a Gaussian symbol), and the file is divided into N pieces of data by the determined number N. establishes a TCP session determined number N, it is characterized in that transferring the N data simultaneously in parallel.
[0023]
Further file transfer method of the present invention, in the file transfer method of using a service on a transport protocol window size is limited, the window size W, based on the round trip time of the network D and line speed B, the required logic the number N of connections, N = 1 + [(B × D) / (8 × W)] can be determined by equation (where [] is a Gaussian symbol.), the determined file by the number N N It is characterized in that the data is divided into pieces of data , the determined number N of logical connections are established, and N pieces of data are transferred simultaneously and in parallel .
[0024]
[Action]
Although the FTP protocol conventionally performs data transfer by one TCP session, the TCP protocol itself can establish a plurality of TCP sessions.
[0025]
Therefore, by dividing the file into multiple files and performing data transfer using multiple TCP sessions for data transfer, the free time of the network caused by insufficient window size can be used effectively without any modification to the TCP protocol itself. can do. In addition, by transferring data through a plurality of TCP sessions, waste of bandwidth due to retransmission is reduced even in a network with poor quality.
[0026]
The number of file divisions and the number of TCP sessions may be arbitrarily fixed values. However, if it is too small, the effect of improving efficiency is small, and if it is too large, the overhead increases. It is desirable to decide. That is, the number should be reduced if the window size is large, and the number should be increased as the round trip delay time increases or the line speed increases.
[0027]
The above-described technology for improving the data transfer efficiency is not limited to the FTP protocol on the TCP protocol, and can be applied to all file transfer methods using a transport protocol in which the window size is limited.
[0028]
【Example】
Hereinafter, file transfer based on the FTP protocol over the TCP protocol will be described as an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a file transfer algorithm of the embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows an FTP data transfer operation using two TCP sessions. The concept is shown, and FIG. 4 shows the relationship between the number of TCP sessions and the total throughput based on the experimental results.
[0029]
In FIG. 1, a transmission-side (or reception-side) system 11 includes a parameter collection module 14, a TCP session number calculation module 15, and a file division / integration module 16 in addition to the FTP basic unit 12 and the user interface 13. ing. Such systems 11 are connected to each other via a network via a TCP driver 17. The system 11 is connected to a storage device (disk) 18 for storing data.
[0030]
Here, the TCP driver 17 executes a TCP protocol including a sliding window protocol having a variable window size, and performs establishment of a TCP session, setting of a window size, data transfer, transmission / reception of a confirmation response, sliding of a window, and the like.
[0031]
The units 12 to 16 of the system 11 will be described. The FTP basic unit 12 has a function of managing the following units in addition to the basic function of executing the FTP protocol.
[0032]
(1) When a file transfer request command such as “get” or “put” is received from the user interface 13, the parameter collection module 14 is instructed to collect parameters.
(2) Instructing the TCP session number calculation module 15 to calculate the number of TCP sessions required.
(3) The file division / integration module 16 is instructed to divide or integrate files.
(4) Instruct the TCP driver 17 of the file transfer destination, instruct the establishment of the required number of TCP sessions, and further instruct the end of the TCP session.
[0033]
The user interface 13 performs command line input processing and the like.
[0034]
The parameter collection module 14 collects parameters such as a maximum window size W (bytes), a network round-trip delay time D (sec: second), and a line speed B (bps: number of bits per second) from the TCP driver 17. Or measure. In the TCP protocol, W = 64 KB. D and B vary depending on the route on the network to the file transfer destination, but these are known to the TCP driver 17 and, in the case of the Internet, can be obtained by the ICMP (Internet Control Message Protocol) protocol or the like.
[0035]
The TCP session number calculation module 15 uses the parameters W, D, and B obtained by the parameter collection module 14 to calculate the required number of TCP sessions N for data transfer by calculating the following equation (2) or equation (3). To decide.
[0036]
[Expression 2]

[0037]
[Equation 3]

[0038]
Here, the numerator B × D in the equation (3) is the data size (bits) that can be transferred before receiving the acknowledgment, and 8 × W is the window size (bits). The number of sessions N can be determined. In addition, Formula (2) and Formula (3) are equivalent.
[0039]
The file division / integration module 16 reads the file designated by the FTP basic unit 12 from the storage device 18, divides it by the number of TCP sessions N determined by the module 15, and gives it to the TCP driver 17.
[0040]
When the TCP session number N is specified through the FTP basic unit 12, the TCP driver 17 establishes N TCP sessions, and associates the N data divided by the module 16 with the TCP sessions, respectively. Forward to.
[0041]
When the system 11 becomes the receiving side, the FTP basic unit 12 receives the number of TCP sessions from the TCP drive 17 and instructs the file division / integration module 16 to integrate the files. Upon receiving this instruction, the module 16 integrates data of a plurality of TCP sessions given from the TCP drive 17 into one file and stores it in the storage device 18.
[0042]
Next, the operation of the entire system will be described with reference to FIGS.
(1) When a file transfer request command is input (step S21 in FIG. 2), first, the window size W, round-trip delay time D, and line speed B are collected (or measured), and the necessary number N of TCP sessions for data transfer is obtained. Determine (steps S22 and S23).
(2) Next, the file to be transferred is divided into N data (step S24), and N TCP sessions are established for data transfer (step S25).
(3) Using N TCP sessions, N data are transferred simultaneously and in parallel by a time division method (step S26). FIG. 3 conceptually shows the data transfer operation when N = 2. However, the time division method of FIG. 3 is merely an example, and any method may be used.
(4) When all the N pieces of data have been transferred, all the N pieces of TCP sessions are terminated (step S27).
(5) On the receiving side, the N data transferred by the N TCP sessions are integrated into one file (step S28).
[0043]
In order to confirm the effectiveness of the present invention, the following experiment was conducted. The result is shown in FIG.
[0044]
That is, data transfer by the FTP protocol is performed between LANs (Local Area Networks) connected by serial lines with a line speed of 1.536 Mbps and a round-trip delay time of 40 ms, 200 ms, 500 ms, and 1000 ms. Then, one file was divided into 1 to 4 and transferred by 1 to 4 data transfer TCP sessions, respectively, and the total throughput in each case was measured. FIG. 4 clearly shows that the total throughput is improved by increasing the number of TCP sessions. In particular, the effect is remarkable in the case of a high delay.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, in FTP file transfer, the number N of TCP sessions is determined based on the TCP protocol window size W, the network round-trip delay time D, and the line speed B, N = 1 + [(B × D) / (8 × W)] (where [] is a Gaussian symbol), and the file is divided into N data by the determined number N, and the determined number N of TCP sessions are established. Te, since transferring N data simultaneously in parallel, it is possible optimize TCP number of sessions, without giving any modifications to the TCP protocol itself, effectively the free time of the network caused by the lack of window size In particular, efficient FTP file transfer can be performed in a high-speed, high-latency network such as the Internet. In addition, by transferring data through a plurality of TCP sessions, waste of bandwidth due to retransmission is reduced even in a network with poor quality.
[0047]
Furthermore, according to the present invention, efficient data transfer can be realized not only in the FTP file transfer on the TCP protocol but also in various file transfers using a transport protocol in which the window size is limited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a file transfer algorithm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an operation concept of FTP data transfer using two TCP sessions.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the number of TCP sessions and the total throughput based on experimental results.
FIG. 5 is a diagram showing a concept of a sliding window.
FIG. 6 is a diagram showing an acknowledgment protocol using a sliding window protocol.
FIG. 7 is a diagram showing a conventional file transfer algorithm.
FIG. 8 is a diagram showing an operation concept of conventional FTP data transfer.
[Explanation of symbols]
11 System 12 FTP Basic Unit 13 User Interface 14 Parameter Collection Module 15 TCP Session Number Calculation Module 16 File Division / Integration Module 17 TCP Driver 18 Storage Device

Claims

When transferring files using the FTP protocol,
The number N of TCP sessions is determined by the formula N = 1 + [(B × D) / (8 × W)] based on the TCP protocol window size W, the network round-trip delay time D, and the line speed B ( However, [] is a Gaussian symbol.)
File transfer method determined the file in said number N is divided into N data, to establish a TCP session the number N determined, characterized by transferring the N data simultaneously in parallel.

In a file transfer method using a service on a transport protocol in which the window size is limited,
Based on the window size W , the round-trip delay time D of the network, and the line speed B , the number N of necessary logical connections is determined by the formula N = 1 + [(B × D) / (8 × W)] ( However, [] is a Gaussian symbol.)
The determined file in said number N is divided into N data, determined to establish the logical connection of said number N, the file transfer method of the N data concurrently to be transferred, characterized by .