服务器和客户端；所述索引服务器、中转服务器与客户端之间通过网络连接；所述的中转服务器有多个，分别位于网络的关键路径上，形成一中转服务器覆盖网；其中， 系统中的各个模块在管理和数据两个层面上进行交流与通信，在管理层面上实现与中转服务器覆盖网相关的信息查询、信息管理服务，模块在该层面中的通信使用安全、可靠、易于理解、易于扩展的传输协议，包括HTTP、HTML、XML、SOAP、JSON中的任意一个；在数据层面上实现客户端之间进行的数据传输，为每一条客户端之间的连接建立数据传输通道并提供数据传输服务，模块在数据层面中的通信使用基于UDP协议扩展的多路径数据传输协议； 所述索引服务器位于管理层面上，用于承担中转服务器覆盖网的管理职责； 所述中转服务器在管理层面上接受所述索引服务器的管理，在数据层面上负责为传输通道中转数据； 所述客户端位于数据层面，是用户实现数据传输的接口。
2.根据权利要求1所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，其特征在于，所述索引服务器用于:维护所述中转服务器的信息，每一个活跃的中转服务器都必须定期向其汇报服务器的状态；根据客户端的请求，为其计算并选择一些中转服务器，供客户端作为建立传输通道时候选的中转传输节点。
3.根据权利要求1所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，其特征在于，所述中转服务器用于:在管理层面上，监测包括本服务器可用的网络资源数量、负载、当前已建立的中转连接数、服务器的位置在内的多种信息，并定期向索引服务器汇报；在数据层面上，监听来自客户端的数据包，并负责转发。
4.根据权利要求1所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，其特征在于，所述客户端包括接收端和发送端，其中，在一条连接中，主动发起通道的客户端是发送端，被动接收通道的客户端是接收端； 所述发送端向所述索引服务器请求候选中转服务器的列表，当与数据接收端建立连接时，根据预设的策略从该列表中选出一部分中转服务器，向它们发起传输通道建立请求；在数据传输的过程中，发送端能够根据传输通道的状态，动态地增加、删除、替换掉传输通道。
5.根据权利要求4所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，其特征在于，一条连接的标识方式为:“发送端IP地址、发送端端口号、接收端IP地址、接收端端口号”;连接中的数据传输通道的标识方式为:“发送端IP地址、发送端端口号、接收端IP地址、接收端端口号、通道编号”。
6.根据权利要求1所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，其特征在于，每一条客户端之间的连接包含至少一个数据传输通道，每一个数据传输通道使用最多一跳中转服务器作为中转传输节点，且该连接中有且仅有一个不使用中转传输节点的数据传输通道。
7.根据权利要求1所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，其特征在于，所述基于UDP协议扩展的多路径数据传输协议中包括数据报文和控制报文；所述数据报文用于传输实际数据，所述控制报文用于传输控制消息；其中， 所述数据报文包括数据报文头部和所要传输的数据；数据报文头部包括以下字段:第O个bit用于指示报文是否为数据报文；第I个bit为R标志位；第2?7bit保留未用；第8?Ilbit为IPVer字段?’第12?15bit为Shift字段?’第16?31bit为Window字段；第32?47bit为Port字段；第48?63bit为Channel ID,是通道编号?’第64?95bit 为 Channel Sequence Number,是通道字节流序列号；第 96 ?127bit 为 SequenceNumber,是连接字节流序列号；第128?159bit为Time Stamp,是时间戳；最后是对端的地址Address，取决于IPVer指示的IP协议版本号，为32bit或者128bit ； 所述控制报文包括控制报文头部和附加信息；控制报文头部包括:第O个bit为标识符，值为I时表示这个报文为控制报文；第I?7bit为Control Type字段，指示控制报文类型；第8?Ilbit为IPVer字段，标识报文头内的IP地址是IPv4还是IPv6 ?’第12?15bit为Shift字段，指定Window字段的左移量，取值O?14 ;第16?31bit为Window字段，用于通知数据传输另一方可用的接收窗口大小；第32?47bit为Port字段，是对端的端口 ；第48?63bit为Channel ID,是通道编号；第64?95bit为Fieldl字段，由控制报文解释；第96?127bit为Field2字段，由控制报文解释；第128?159bit为Time Stamp，是时间戳；最后是对端的地址Address，取决于IPVer指示的IP协议版本号，为32bit或者128bit ;附加信息字段由控制报文类型决定其包含的实际信息； 根据Control Type的数值,控制报文可分为: 0x1，CTL_CONNECT:通道握手报文，由发送端在通道建立时发送；Field I是通道发送端初始字节流编号，Field 2是连接发送端初始字节流编号,Addit1nal Informat1n包含最大分节大小信息； 0x2，CTL_CONNECT_ACK:连接回复报文，由接收端在收到CTL_CONNECT时回复使用；Field I是通道发送端初始字节流编号，Field 2是连接发送端初始字节流编号，Addit1nal Informat1n除了包含MSS信息外，还包括相应CTL_CONNECT报文的两个初始字节流编号； 0x3, CTL_ACK:ACK报文，用于确认已接收到的数据；Field I是通道累积字节流序列号，Field 2是连接累积字节流序列号，Addit1nal Informat1n无数据； 0x4,CTL_NAK:NAK报文，用于确认丢失的数据，供数据发送方重传；Fieldl是通道累积字节流序列号，Field 2是连接累积字节流序列号,Addit1nal Informat1n包含一组序列号范围，每两个序列号表示一个丢失范围“范围起始序列号，范围终止序列号+1”，序列号都是连接字节流序列号或通道字节流序列号； 0x5，CTL_CLOSE_CHANNEL:通道关闭报文，用于发送端关闭通道；Field K Field 2、Addit1nal Informat1n 无定义； 0x6，CTL_CLOSE_CHANNEL_ACK:通道关闭 ACK，用于接收端回复 CTL_CLOSE_CHANNEL ；Field 1、Field 2、Addit1nal Informat1n 无定义； 0x7，CTL_CL0SE_CHANNEL_ACK2:通道关闭 ACK 的 ACK，用于发送端回复 CTL_CL0SE_CHANNEL_ACK ；Field 1> Field 2> Addit1nal Informat1n 无定义； 0x8, CTL_CL0SE_C0NNECT10N:连接关闭报文，用于直接关闭连接，可以由发送端或接收端发起；Field l、Field 2> Addit1nal Informat1n 无定义； 0x9，CTL_CLOSE_CONNECT10N_ACK:连接关闭 ACK，用于回复 CTL_CL0SE_C0NNECT10N ；Field 1> Field 2> Addit1nal Informat1n 无定义； 0x10, CTL_CL0SE_C0NNECT10N_ACK2:连接关闭 ACK 的 ACK，用于发送端回复CTL_CLOSE_CONNECT I ON_ACK ； Field 1> Field 2> Addit1nal Informat1n 无定义； Oxll,CTL_KEEP_ALIVE:通道保活报文，Field KField 2、Addit1nal Informat1n无定义; 0x3ff, CTL_ERR0R，错误信息报文，Field I 定义错误代号，Field 2、Addit1nalInformat1n由相关错误填写； Oxll?OxfT:协议保留报文类型编号，用于未来扩展； 0x100?0x2ff:上层应用自定义报文。
8.在权利要求7所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统上实现的数据传输方法，用于在不通过中转服务器，发送端与接收端之间直接进行数据传输的数据传输通道上传输数据包，包括: 步骤301)、数据发送方构造数据包，所构造数据包中的Address字段为接收地址，Port字段为接收端端口，此外，该数据包中还带有用于指示第一类通道的相关标记，如通道编号为一特殊值； 步骤302)、数据接收方收到数据包后，通过数据包IP协议部分的源地址和源端口判断是否属于本连接，若属于，则进一步判断数据包各项字段的有效性，提取并缓存数据报文的有效数据，最后发送ACK或NAK报文应答。
9.在权利要求7所述的分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统上实现的数据传输方法，用于在发送端与接收端之间通过中转服务器建立的数据传输通道上传输数据包,包括: 步骤401)、数据发送方构造数据包，所构造数据包中的Address字段为接收地址，Port字段为接收端端口； 步骤402)、数据包到达通道使用的中转服务器，中转服务器提取数据包Address和Port字段获得数据接收方的地址和端口号，并将两个字段改写成发送端地址和端口号，接下来，数据包被发送给接收端； 步骤403)、数据接收方收到数据包，根据Address字段和Port字段判断数据包是否处于本连接，以及通道编号是否合法；若属于本连接且通道编号合法，则进一步判断数据包各项字段的有效性，提取并缓存数据报文的有效数据，最后发送ACK或NAK报文应答。
【专利摘要】本发明涉及一种分布式中转服务器网络辅助的多路径数据传输系统，包括：索引服务器、中转服务器和客户端；索引服务器、中转服务器与客户端之间通过网络连接；中转服务器有多个，形成一中转服务器覆盖网；各个模块在管理和数据两个层面上进行交流与通信，在管理层面上实现与中转服务器覆盖网相关的信息查询、信息管理服务；在数据层面上实现客户端之间进行的数据传输，为每一条客户端之间的连接建立数据传输通道并提供数据传输服务；索引服务器位于管理层面上，用于承担中转服务器覆盖网的管理职责；中转服务器在管理层面上接受索引服务器的管理，在数据层面上负责为传输通道中转数据；客户端位于数据层面，是用户实现数据传输的接口。
【IPC分类】H04L29-08
【公开号】CN104717259
【申请号】CN201310689342
【发明人】尤佳莉, 郑鹏飞
【申请人】中国科学院声学研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月16日