云計算環境下網絡協議的改進和完善

張永春

摘要：在云計算背景下，對網絡協議進行改進和完善，對于網絡的穩定性具有重要意義。文章結合實際情況，對新的網絡協議進行簡單介紹，同時探討了云計算環境下網絡協議的改進和完善策略，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。

關鍵詞：云計算；網絡協議；TCP/IP

當前，在開放式網絡協議中，主要分成兩種類型：網際標準化組織的開發系統互聯協議ISO/OSI，網際互聯網所使用的TCP/IP。前者屬于一種十分規范的協議，該協議是專家學者們制定出來的，但是這種協議并沒有被實際網絡使用，而TCP/IP主要是從實驗室然后到世界性的互聯網，這一協議在實踐中得到逐漸完善。文章經過對該協議的不斷應用，也總結出一定經驗。

1 云計算下網絡協議改進的意義

因為傳輸控制協議（Transmission Control Protocol，TCP）主要是以連接為核心的一種協議，因此該內容僅能夠被應用在端到端的通信。但是，因為云計算的提出，促使出臺在網絡“端到端”的通信理念被沖破。這在一定程度上凸顯了TCP/IP協議中存在的不足。從相對具體角度進行分析，普通網絡背景下，假設網絡不可靠，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，云計算影響下，人們所使用的服務器經常會發生死機等問題，這就要求云計算系統幫助用戶選擇一個服務器，從而方便用戶得到持續性的服務[1]。傳統意義上的TCPI協議，難以滿足這一要求。此外，云計算的ICTCP和DCTCP兩種協議，其中ICTCP主要是針對相應數據的流量對接受的窗口進行調整。針對這種情況，人們在對流量進行控制過程中，能夠防止出現堵塞現象。數據中心傳輸控制協議DCTCP當中，存在控制擁堵的設置，人們在對這一內容進行使用過程中，DCTCP網絡交換機當中，如果有隊列概率降低現象，因為隊列的出現，發生超時現象，促使波動現象大大降低。在傳統的TCP當中，如果傳輸的TCP數據報流的生產周期過長，容量較大，會導致隊列的長度不斷增長，直到有數據包被丟棄，或者重新建立了隊列，如果數據量較小，這時數據報在數據包后出現，會導致延遲概率增大。但是使用DCTCP，該協議使用的是ECN，能夠對擁塞情況進行通知，還可以結合這一情況對發送的速率進行調整，通過這種方式，能夠對隊列的長度進行有效控制，大大減少隊列的長度，促使出現的延遲概率被降低。以計算機背景下的傳統TPC為基礎，存在上述問題，因此需要對其進行適當的改進和完善。針對這些問題，文章設計出一種性能較高、方便商用普及，并且可以解決上述各種問題的網絡協議[2]。

2 新網絡協議的概述

以云計算特點為依據，通過適當增加網路吞吐量、提高數據傳輸率、提高計算機計算資源等方面的分析，針對傳統TCP協議進行充分改進和完善，從而獲得一種新型的網絡協議，主要內容如下。

（1）語法方面的改進，為網絡協議設置了兩個字節的數據源端號和相應的接收端號，同時將其和一個32位順序序號對接受的信息流順序進行接收，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，改進后的新型網絡協議，和TCP/IP相似，進行通信之前，要建立確認，同時要實現3次握手，當3次握手均完成之后，相應數據接收方接收到了ACK之后，此時的發送端便開始對數據進行傳輸，對該數據進行具體傳輸過程中，若沒有出現任何問題，則表明該數據傳輸徹底完畢。這種情況下，發送端則會對外發送一個ACK，同時完成數據的發送工作。對數據進行具體發送過程中，數據流較大，針對這種情況則需要對數據流進行科學控制，如果該發送率超過了規定的值，就需要進行限制，以防止發生延遲和阻塞問題[3]。

3 云計算環境下網絡協議的改進和完善策略

3.1 引入新的通信模式

云計算背景下，網絡協議需要向內引入一個新的通信模式，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意義中的點到點通信模式不同，如果用戶端對外發出一個請求，服務器中會有多個節點均能收到該請求，還能夠共同作出一定的處理，這些節點對該請求處理完成，則會同時向服務器發出處理結果。對此，在云數據中心，特別是在Hadoop和分布式文件系統（Hadoop Distributed Rle System， HDFS）這些分布形式的儲存計算，針對這而內容，我們一定要對新的通信模式進行應用，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

當今網絡技術中，云計算發展越來越快，對因計算當中的資源進行科學分配和使用，對于網絡協議的改進和完善而言，意義重大[5]。當前我國存在一些較大的云計算廠商開始建立云計算數據中心，通過這一數據中心，為用戶提供相應的云計算服務。例如谷歌和國際商業機器（International Business Machines Corporation， IBM）公司等，這些企業均具備自己的云計算數據中心，而對于這些數據中心來說，其內部還擁有著一些大型甚至超大型的計算機。但是，對于這些數據中心進行分析發現，其中擁有的計算資源有限，而且對這些計算資源應用在用戶端上，資源存在限制和浪費現象，即便是應用在單個用戶中，在終端上的計算能力有限，但因為用戶量較大，如果將這些用戶終端的計算和資源進行有機結合，而這一量則十分的大，給人出乎意料的結果。對此，讓用戶端參與到云計算服務中，能夠在一定程度上對云計算發展帶來促進作用。如果用戶想要實現這一預期，則需要對云終端和云服務器之間的關系進行科學處理。

傳統TCP協議當中，相關服務器和各個終端之間，在進行通信和交流過程中，需要依靠一定算法對資源量進行推測，通過這種方式，促使資源的分配得以實現。而這一內容并不是明顯體現出來的。同時其也不具備對資源進行合理分配和使用的功能，難以對資源的儲存、網絡通信資源之間的關系進行科學處理。對其進行使用，有可能會導致這三者被混淆，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候，應當對哪種資源進行使用和選擇節約資源，才能確保經濟效益達到最大化。這種情況下，使用云資源，對其進行科學分配，對于網絡協議的改進和完善具有重要意義。

3.3 擁堵的處理

在云計算背景下，若人們對傳統的TCP進行使用，很有可能會出現堵塞的現象，同時還有可能會出現大量的延遲現象。如果對這些內容進行具體設計過程中，或者對協議進行具體傳輸時，適當的對相應數據加強監控，還需要針對數率以及隊列長度進行詳細分析，分別為這些數據建設關鍵值，如果人們對數據進行具體傳輸過程中，若數率超過了關鍵值，可以對相應接收窗口進行調整，對數據報文發送速率進行反向限制，避免出現擁堵和阻塞現象。對其進行監控，發現數據隊列長度超過了限制值，則需要技術人員對數據進行預警，預警可能會出現擁堵現象，此后對交換機進行通知，針對發送和接受窗口進行調整，借助這種方法，有效降低擁堵和延遲發生率。

3.4 建立多種傳輸路徑

使用傳統網絡協議，主要是在發送端位置和接收端位置建立起一條傳輸通道，因為云計算的影響，導致傳統網絡協議使用過程中，涌現出多種問題，例如堵塞、突發流量、資源利用率等，針對這種環境而言，進一步分析怎樣在發送端行業接收端之間建立起多條信息傳輸路徑，從而對這些問題進行有效解決。人們建立起多種傳輸通道，對資源進行分配，此后通過不同路徑向外發送。構建起多種路徑，這樣做和僅建立一條通道相比，比較復雜，在對這些通道進行建設過程中，為了促使發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，使用的數據必須具備自身的編列信號以及擁堵窗口，如果將這些數據傳輸到接收端，接收端開始從不同的連接上所傳輸的疏忽，結合原有順序進行拼裝，使其變成一個整體。不要出現拼裝出錯或者亂序現象，否則在相應的接收端則難以獲得正確的數據，影響結果的準確性。人們可以在兩點之間建立起多個路徑，在這種情況下，傳輸路徑便會有所提升，同時產生的網絡吞吐量也會隨之增大[1]。此外，要注重對擁塞窗口進行科學管理，在這一解決方案基礎上，對于不同通信路徑而言，對各個通信路徑而言，會增加擁塞窗口數量，和不同路徑上的總量之間呈現出正相關關系，如果某一條路徑上發生了比較嚴重的擁塞情況，可以將該通路上存在的數據進行適當的轉移，使其進入到擁塞情況較輕的通道上。通過這種方式，不同數據通道上承擔的傳輸壓力會處于一個相對均勻的狀態下，這樣就能夠保障傳輸效率得到有效提升。

4 結語

隨著以太網交換機的出現，促使以太網為了爭用信道，突然消失。為了對爭用信道這一問題進行解決，需對網絡協議進行進一步改進和完善、網卡和IP地質之前是綁定使用的。在相應的局域網當中對數據進行傳輸，傳輸性能逐漸提升。云計算背景下，需要對網絡協議進行更新，從而提升網絡傳輸功能。

[參考文獻]

[1]陸忠樹.關于無線MESH網絡路由協議的分析與研究[J].電腦知識與技術，2016（21）：33-34.

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[5]王鑫，朱國暉，王莎莎.無線傳感器網絡SMAC協議的研究與改進[J].現代電子技術，2013（1）：32-35.