張永春

摘要：在云計(jì)算背景下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)和完善，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性具有重要意義。文章結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，同時(shí)探討了云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的改進(jìn)和完善策略，主要包括引入新的通信模式、資源合理分配和使用、擁堵的處理、建立多種傳輸路徑。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；TCP/IP

當(dāng)前，在開放式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，主要分成兩種類型：網(wǎng)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議ISO/OSI，網(wǎng)際互聯(lián)網(wǎng)所使用的TCP/IP。前者屬于一種十分規(guī)范的協(xié)議，該協(xié)議是專家學(xué)者們制定出來的，但是這種協(xié)議并沒有被實(shí)際網(wǎng)絡(luò)使用，而TCP/IP主要是從實(shí)驗(yàn)室然后到世界性的互聯(lián)網(wǎng)，這一協(xié)議在實(shí)踐中得到逐漸完善。文章經(jīng)過對(duì)該協(xié)議的不斷應(yīng)用，也總結(jié)出一定經(jīng)驗(yàn)。

1 云計(jì)算下網(wǎng)絡(luò)協(xié)議改進(jìn)的意義

因?yàn)閭鬏斂刂茀f(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）主要是以連接為核心的一種協(xié)議，因此該內(nèi)容僅能夠被應(yīng)用在端到端的通信。但是，因?yàn)樵朴?jì)算的提出，促使出臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)“端到端”的通信理念被沖破。這在一定程度上凸顯了TCP/IP協(xié)議中存在的不足。從相對(duì)具體角度進(jìn)行分析，普通網(wǎng)絡(luò)背景下，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)不可靠，在這種情況下，用戶端則是比較可靠的，也就是說終端一定要具有較高的可靠性，如果終端不可靠，就證明其不在TCP/IP中，云計(jì)算影響下，人們所使用的服務(wù)器經(jīng)常會(huì)發(fā)生死機(jī)等問題，這就要求云計(jì)算系統(tǒng)幫助用戶選擇一個(gè)服務(wù)器，從而方便用戶得到持續(xù)性的服務(wù)[1]。傳統(tǒng)意義上的TCPI協(xié)議，難以滿足這一要求。此外，云計(jì)算的ICTCP和DCTCP兩種協(xié)議，其中ICTCP主要是針對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的流量對(duì)接受的窗口進(jìn)行調(diào)整。針對(duì)這種情況，人們?cè)趯?duì)流量進(jìn)行控制過程中，能夠防止出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。數(shù)據(jù)中心傳輸控制協(xié)議DCTCP當(dāng)中，存在控制擁堵的設(shè)置，人們?cè)趯?duì)這一內(nèi)容進(jìn)行使用過程中，DCTCP網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)當(dāng)中，如果有隊(duì)列概率降低現(xiàn)象，因?yàn)殛?duì)列的出現(xiàn)，發(fā)生超時(shí)現(xiàn)象，促使波動(dòng)現(xiàn)象大大降低。在傳統(tǒng)的TCP當(dāng)中，如果傳輸?shù)腡CP數(shù)據(jù)報(bào)流的生產(chǎn)周期過長(zhǎng)，容量較大，會(huì)導(dǎo)致隊(duì)列的長(zhǎng)度不斷增長(zhǎng)，直到有數(shù)據(jù)包被丟棄，或者重新建立了隊(duì)列，如果數(shù)據(jù)量較小，這時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)在數(shù)據(jù)包后出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致延遲概率增大。但是使用DCTCP，該協(xié)議使用的是ECN，能夠?qū)砣闆r進(jìn)行通知，還可以結(jié)合這一情況對(duì)發(fā)送的速率進(jìn)行調(diào)整，通過這種方式，能夠?qū)﹃?duì)列的長(zhǎng)度進(jìn)行有效控制，大大減少隊(duì)列的長(zhǎng)度，促使出現(xiàn)的延遲概率被降低。以計(jì)算機(jī)背景下的傳統(tǒng)TPC為基礎(chǔ)，存在上述問題，因此需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和完善。針對(duì)這些問題，文章設(shè)計(jì)出一種性能較高、方便商用普及，并且可以解決上述各種問題的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議[2]。

2 新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概述

以云計(jì)算特點(diǎn)為依據(jù)，通過適當(dāng)增加網(wǎng)路吞吐量、提高數(shù)據(jù)傳輸率、提高計(jì)算機(jī)計(jì)算資源等方面的分析，針對(duì)傳統(tǒng)TCP協(xié)議進(jìn)行充分改進(jìn)和完善，從而獲得一種新型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要內(nèi)容如下。

（1）語法方面的改進(jìn)，為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)置了兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)源端號(hào)和相應(yīng)的接收端號(hào)，同時(shí)將其和一個(gè)32位順序序號(hào)對(duì)接受的信息流順序進(jìn)行接收，通過這種方式來保障所拼成的信息足夠完整。（2）語意方面的改進(jìn)，改進(jìn)后的新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，和TCP/IP相似，進(jìn)行通信之前，要建立確認(rèn)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)3次握手，當(dāng)3次握手均完成之后，相應(yīng)數(shù)據(jù)接收方接收到了ACK之后，此時(shí)的發(fā)送端便開始對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行具體傳輸過程中，若沒有出現(xiàn)任何問題，則表明該數(shù)據(jù)傳輸徹底完畢。這種情況下，發(fā)送端則會(huì)對(duì)外發(fā)送一個(gè)ACK，同時(shí)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送工作。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體發(fā)送過程中，數(shù)據(jù)流較大，針對(duì)這種情況則需要對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行科學(xué)控制，如果該發(fā)送率超過了規(guī)定的值，就需要進(jìn)行限制，以防止發(fā)生延遲和阻塞問題[3]。

3 云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的改進(jìn)和完善策略

3.1 引入新的通信模式

云計(jì)算背景下，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要向內(nèi)引入一個(gè)新的通信模式，人們將這一通信模式叫作“Incast模型”，該通信模式屬于一種many to one通信模式，這種通信模式和傳統(tǒng)意義中的點(diǎn)到點(diǎn)通信模式不同，如果用戶端對(duì)外發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器中會(huì)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)均能收到該請(qǐng)求，還能夠共同作出一定的處理，這些節(jié)點(diǎn)對(duì)該請(qǐng)求處理完成，則會(huì)同時(shí)向服務(wù)器發(fā)出處理結(jié)果。對(duì)此，在云數(shù)據(jù)中心，特別是在Hadoop和分布式文件系統(tǒng)（Hadoop Distributed Rle System， HDFS）這些分布形式的儲(chǔ)存計(jì)算，針對(duì)這而內(nèi)容，我們一定要對(duì)新的通信模式進(jìn)行應(yīng)用，只有這樣才能夠促使這些問題得到解決[4]。

3.2 資源合理分配和使用

當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，云計(jì)算發(fā)展越來越快，對(duì)因計(jì)算當(dāng)中的資源進(jìn)行科學(xué)分配和使用，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的改進(jìn)和完善而言，意義重大[5]。當(dāng)前我國(guó)存在一些較大的云計(jì)算廠商開始建立云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，通過這一數(shù)據(jù)中心，為用戶提供相應(yīng)的云計(jì)算服務(wù)。例如谷歌和國(guó)際商業(yè)機(jī)器（International Business Machines Corporation， IBM）公司等，這些企業(yè)均具備自己的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，而對(duì)于這些數(shù)據(jù)中心來說，其內(nèi)部還擁有著一些大型甚至超大型的計(jì)算機(jī)。但是，對(duì)于這些數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其中擁有的計(jì)算資源有限，而且對(duì)這些計(jì)算資源應(yīng)用在用戶端上，資源存在限制和浪費(fèi)現(xiàn)象，即便是應(yīng)用在單個(gè)用戶中，在終端上的計(jì)算能力有限，但因?yàn)橛脩袅枯^大，如果將這些用戶終端的計(jì)算和資源進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，而這一量則十分的大，給人出乎意料的結(jié)果。對(duì)此，讓用戶端參與到云計(jì)算服務(wù)中，能夠在一定程度上對(duì)云計(jì)算發(fā)展帶來促進(jìn)作用。如果用戶想要實(shí)現(xiàn)這一預(yù)期，則需要對(duì)云終端和云服務(wù)器之間的關(guān)系進(jìn)行科學(xué)處理。

傳統(tǒng)TCP協(xié)議當(dāng)中，相關(guān)服務(wù)器和各個(gè)終端之間，在進(jìn)行通信和交流過程中，需要依靠一定算法對(duì)資源量進(jìn)行推測(cè)，通過這種方式，促使資源的分配得以實(shí)現(xiàn)。而這一內(nèi)容并不是明顯體現(xiàn)出來的。同時(shí)其也不具備對(duì)資源進(jìn)行合理分配和使用的功能，難以對(duì)資源的儲(chǔ)存、網(wǎng)絡(luò)通信資源之間的關(guān)系進(jìn)行科學(xué)處理。對(duì)其進(jìn)行使用，有可能會(huì)導(dǎo)致這三者被混淆，并沒有充分考慮在一定情況下，如果3種資源之間相互矛盾的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)哪種資源進(jìn)行使用和選擇節(jié)約資源，才能確保經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。這種情況下，使用云資源，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分配，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的改進(jìn)和完善具有重要意義。

3.3 擁堵的處理

在云計(jì)算背景下，若人們對(duì)傳統(tǒng)的TCP進(jìn)行使用，很有可能會(huì)出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，同時(shí)還有可能會(huì)出現(xiàn)大量的延遲現(xiàn)象。如果對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中，或者對(duì)協(xié)議進(jìn)行具體傳輸時(shí)，適當(dāng)?shù)膶?duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)加強(qiáng)監(jiān)控，還需要針對(duì)數(shù)率以及隊(duì)列長(zhǎng)度進(jìn)行詳細(xì)分析，分別為這些數(shù)據(jù)建設(shè)關(guān)鍵值，如果人們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體傳輸過程中，若數(shù)率超過了關(guān)鍵值，可以對(duì)相應(yīng)接收窗口進(jìn)行調(diào)整，對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率進(jìn)行反向限制，避免出現(xiàn)擁堵和阻塞現(xiàn)象。對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度超過了限制值，則需要技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，預(yù)警可能會(huì)出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，此后對(duì)交換機(jī)進(jìn)行通知，針對(duì)發(fā)送和接受窗口進(jìn)行調(diào)整，借助這種方法，有效降低擁堵和延遲發(fā)生率。

3.4 建立多種傳輸路徑

使用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要是在發(fā)送端位置和接收端位置建立起一條傳輸通道，因?yàn)樵朴?jì)算的影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用過程中，涌現(xiàn)出多種問題，例如堵塞、突發(fā)流量、資源利用率等，針對(duì)這種環(huán)境而言，進(jìn)一步分析怎樣在發(fā)送端行業(yè)接收端之間建立起多條信息傳輸路徑，從而對(duì)這些問題進(jìn)行有效解決。人們建立起多種傳輸通道，對(duì)資源進(jìn)行分配，此后通過不同路徑向外發(fā)送。構(gòu)建起多種路徑，這樣做和僅建立一條通道相比，比較復(fù)雜，在對(duì)這些通道進(jìn)行建設(shè)過程中，為了促使發(fā)送端建立連接路徑更加方便，在接收端位置，需要接收全部地址信息。在不同路徑上，使用的數(shù)據(jù)必須具備自身的編列信號(hào)以及擁堵窗口，如果將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩耍邮斩碎_始從不同的連接上所傳輸?shù)氖韬?，結(jié)合原有順序進(jìn)行拼裝，使其變成一個(gè)整體。不要出現(xiàn)拼裝出錯(cuò)或者亂序現(xiàn)象，否則在相應(yīng)的接收端則難以獲得正確的數(shù)據(jù)，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。人們可以在兩點(diǎn)之間建立起多個(gè)路徑，在這種情況下，傳輸路徑便會(huì)有所提升，同時(shí)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)吞吐量也會(huì)隨之增大[1]。此外，要注重對(duì)擁塞窗口進(jìn)行科學(xué)管理，在這一解決方案基礎(chǔ)上，對(duì)于不同通信路徑而言，對(duì)各個(gè)通信路徑而言，會(huì)增加擁塞窗口數(shù)量，和不同路徑上的總量之間呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，如果某一條路徑上發(fā)生了比較嚴(yán)重的擁塞情況，可以將該通路上存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移，使其進(jìn)入到擁塞情況較輕的通道上。通過這種方式，不同數(shù)據(jù)通道上承擔(dān)的傳輸壓力會(huì)處于一個(gè)相對(duì)均勻的狀態(tài)下，這樣就能夠保障傳輸效率得到有效提升。

4 結(jié)語

隨著以太網(wǎng)交換機(jī)的出現(xiàn)，促使以太網(wǎng)為了爭(zhēng)用信道，突然消失。為了對(duì)爭(zhēng)用信道這一問題進(jìn)行解決，需對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)和完善、網(wǎng)卡和IP地質(zhì)之前是綁定使用的。在相應(yīng)的局域網(wǎng)當(dāng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，傳輸性能逐漸提升。云計(jì)算背景下，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行更新，從而提升網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。

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