基于存储管理的北斗报文传输协议设计与应用

针对特殊场景下需通过北斗短报文传输大量数据信息的需求,探讨并设计了一种适合于北斗通信的长报文可靠传输协议框架。通过扩展北斗短报文传输协议,结合Redis应用,提出最大重传次数和超时等待控制因子,建立北斗长报文传输差错重传机制,从而解决了大数据量报文在北斗通道的传输问题。实验结果表明,该传输协议可实现对长报文丢包的差错重传功能,有效控制"盲目发送"现象,使得有效信息率得到提高。     

同源SYN报文两次接收法防御SYN Flood攻击

在介绍SYN Flood攻击原理的基础上,分析了已有防御方法的不足,据此提出了一种同源SYN报文两次接收法.该方法对SYN请求报文在合理的时间段内进行两次接收,然后转入三次握手机制.该方法可以有效的对TCP连接请求进行筛选,让正常的连接请求进入三次握手流程,从而有效地避免了半连接队列溢出引起的DoS攻击.分析表明,同源SYN报文两次接收法不需外部工具支持,在TCP/IP协议的不变性、防火墙穿透能力和节省系统资源消耗等方面具有一定的优势,且该方法对阻止DDoS攻击同样有效.     

基于标识密码的数据报传输层安全协议

TLS作为目前应用最为广泛的安全传输协议,只能保证可靠传输TCP上数据的安全性.DTLS（datagram TLS）在TLS协议架构上进行了修改,能够为UDP提供安全保护.但DTLS在会话建立过程中仍然需要依赖第三方认证中心和证书完成通信双方的认证,连接建立过程时间长,安全开销大,不能满足物联网等资源受限的网络通信环境.将标识密码引入DTLS中,避免了握手协议中处理证书所带来的各种开销,在计算会话密钥的同时完成通信双方的认证;并使用新的密钥协商协议重新设计DTLS的握手协议,减少交互次数和消息数量,缩短连接建立时间.实验结果表明,基于标识密码的DTLS在不降低安全性的同时,将通信建立时间缩短了近50%.     

基于UDP的被动式可靠报文传输协议研究

针对卫星网环境下报文传输要求可靠高效的实际需求,设计一种新型协议PUDP(Passive UDP)。该协议通过在传统TCP/IP协议的UPD层和应用层中间加入一层可靠UDP模块,保证数据的可靠传输,实现了基于UDP报文传输的可靠传输。同时该协议还将应用层的一部分数据包传输控制机制糅合到流量控制当中,由报文接收端也就是客户端控制整个报文传输过程,实现了报文被动式传输,减轻了服务器端的工作负担。通过测试证明,该协议较好地解决了卫星网环境下报文传输可靠高效的问题。     

基于.NET平台的SYN Flood攻击测试的实现

为解决SYN Flood攻击测试问题,基于.NET平台设计实现了一个SYNFlood攻击测试软件。分析了TCP协议建立连接的三次握手过程,探讨了SYNFlood攻击的原理。在分析TCP/IP报文格式的基础上,采用C#语言定义了报文首部结构,给出了计算校验和的方法。基于微软.NET平台利用RawSocket技术,实现了原始TCP/IP协议报文的生成和发送,进而开发了SYN Flood攻击测试软件SynSender。利用SynSender完成了多种情形下的实验,并对实验结果进行了分析,实验结果表明了SynSender进行SYN Flood攻击测试的有效性。     

一种基于UDP的可靠传输协议

超短波数据通信具有较高的误码率，为了在较小的网络开销下保证数据的可靠传输，提出了基于UDP的无连接可靠传输协议。通过设计新的应用层报文和适当的应用层控制，可以实现数据的可靠传输。讨论了协议的关键算法实现，并给出了协议工作流程。最后，进行了该协议2种确认应答工作方式的性能分析。     

基于信道预测的卫星移动通信数据传输协议

TCP协议在卫星通信的信道中传输文件时,随着带宽的增加,带宽利用率急剧下降.而UDP协议虽然传输速度快,却不是一个可靠的协议.该文研究了TCP的传输原理,基于UDP协议,增加三次握手以保证传输稳定性,在传输模块中嵌入基于案例推理的信道预测模块,实现了在卫星通信信道中网络传输的自适应性,提高了带宽利用率.     

北斗短报文气象水文数据传输效率改进机制

针对现有北斗短报文传输成功率偏低、通信链路不可靠等问题,提出一种"反馈重发—消息缓存"传输控制机制ARQ-MC(Automatic Request for Repetition—Message Cache).该机制在北斗终端中建立可靠的报文反馈链路,监听报文的传输状态,当发生丢包时重发报文.若反馈链路中有新的报文发送,请求中止重发执行消息缓存,实现对发送失败报文的缓存,并等待空闲进程重发缓存区中的报文.基于JZ6001北斗终端实现了ARQ-MC传输控制机制,实验结果表明,该机制可将报文传输成功率提高至99.65％,大大提高了北斗短报文气象水文数据传输效率.     

一种基于OLSR的传感网络再编程可靠与能量有效传输协议

远程再编程是有效维护和管理部署后传感网络的重要手段,但要求更新的代码可靠且能量有效地传送到网络中的所有节点.提出一种基于OLSR的传感网络再编程可靠与能量有效传输协议,该协议利用ADV消息中的"下次ADV发送间隔"参数t和传输的代码段数C,变传统的ADVREQDATA三次握手顺序传输为ADVDATA两次握手非顺序传输;并从低层OLSR协议形成的MPR集中选择下级广播节点,有效地减少了广播的节点数,从而降低了能量开销;事后还能统计出实际参与代码更新的节点数.性能分析与模拟实验表明:该协议在节点完全更新代码率、平均延时、能量消耗等方面优于传统的PSFQ.     

基于Protobuf的数据传输协议

针对XML、JSON等数据结构在数据通信方面的不足, 利用Protobuf轻便高效的数据结构和二进制数据流传输方式的优点, 设计了一种网关与数据平台通信的数据传输协议. 该协议将数据以Protobuf格式封装到传输报文中, 通过定义应用层协议和设计数据通信确认机制建立数据传输通道, 并引入数据的序列化方法实现报文的传输. 测试结果表明, 该数据传输协议实现了网关和应用数据平台之间数据的高效和可靠传输.     

A new approach for packet loss measurement of video streaming and its application

Packet loss is of great importance as a metric that characterizes the network’s performance, and is crucial for video applications, congestion control and routing. Most of existing measurement tools can indicate the packet loss of network links instead of the actual packet loss of individual application. On the other hand, because occurrence of packet loss behavior is relatively rare and its duration is short, active measuring methods need to inject a large number of packets and run for a long time for reporting accurate estimates, which would introduce additional intrusiveness to the network and perturb user traffic. In this paper, we present a new packet loss estimation technique by making use of user_data field of video, which is less intrusive since it does not affect video playing and does not need to inject extra probing stream. It can also provide the packet loss detailed information of I,P,B frames. The accuracy of the algorithm has been evaluated with both simulations and experiments over real-world Internet paths. In addition, we analyze the video quality distortion caused by packet loss of different frame types, and a real-time video quality monitoring system is built.     

一种嵌入视频流的丢包自测量方法

现有的丢包主动测量方法是通过探测流的丢包信息去推测网络的丢包特性,进而推测特定应用流的丢包,测量结果不能准确获知某一给定应用流的丢包情况.由于丢包通常属于短时间、小概率事件,要更加准确地测量丢包就意味着需延长测量时间,或者提高探测流的发送速率以及时发现丢包,这将不可避免地增加网络的额外负载.分析了不同类型帧损伤的影响,并以MPEG-4,H264 视频为研究对象,通过对其码流结构特点及RTP 封装策略的分析,提出一种将测量信息嵌入到视频用户数据域(User_Data)的丢包测量方法PLBU(packet loss measurement based on User_Data).该方法利用视频码流信息完成对丢包的探测,不影响视频的正常播放,不需要注入新的探测流,极大地降低了因测量而引入的额外负载.NIST Net 及Planetlab 等实验结果表明,该算法不仅丢包测量准确性高,且可提供丢包所属视频帧类型等信息,如视频中I,P,B 帧的数据包丢失的情况.借助该测量方法,服务提供商可评测网络视频流丢包,并分析视频体验质量(QoE)变化情况,且不受视频流在网络传输中的优先级影响.     

长期演进切换中的TCP性能改进

针对长期演进(LTE)网络中切换引起的TCP数据包乱序问题,提出了一种动态超时重传计时器(RTO)算法——DRTO。DRTO算法的核心是利用TCP数据包的序号来区分新旧数据包,通过新旧数据包序号的差值来取代以往计算传统RTO时很难确定的乘积因子。该算法不需要对切换机制进行修改,就可以解决用户切换完成前接收的数据包(源基站接续转发的数据包)与切换完成后接收的数据包(服务器发送的数据包)的乱序问题。最后,在NS-2仿真平台下,分析比较DRTO算法与传统RTO算法。仿真结果表明,在吞吐量、重传数据包个数和时延三个性能指标上,DRTO算法均优于传统RTO算法。     

分布式无线网络轮询多址等待时间策略控制研究

基于预约轮询接入的思想,提出了TPMA(Time—dependentPerfectschedulingMultipleAccess)协议,其控制原则是有信息分组的节点进入轮询队列,群内中心节点选择出有最长等待时间分组的节点,并按照门限服务规则进行无冲突发送。实验仿真证明,该方案减小了信息分组的平均等待时间,明显改善了系统性能。     

OCPAD: One class Naive Bayes classifier for payload based anomaly detection

Application specific attack detection requires packet payload analysis. Current payload analysis techniques suffer from failed detection as they use only the presence or absence of short sequences of a packet in a knowledge-base created out of non-malicious packets. In this paper, we describe OCPAD a content anomaly detection method to identify network packets with suspicious payload content. Proposed method combines the benefits of one class classification and frequency information of short sequences.We adapt one class Multinomial Naive Bayes classifier as anomaly detector for detecting HTTP attacks. OCPAD uses likelihood of each short sequence’s occurrence in a payload of known non-malicious packets as a measure to derive the degree of maliciousness of a packet. In the training phase, OCPAD generates the likelihood range of each sequence’s occurrence from every packet. In order to store the likelihood range of these sequences, we propose a novel and efficient data structure called Probability Tree. In the testing phase, it treats a short sequence as anomalous if it is not found in the database or its likelihood of occurrence in a packet is not in the range found in training phase. Using the likelihood of anomalous short sequences, it generates a class label for a test packet. Our experiments with a large dataset of 1 million HTTP packets collected from an academic network revealed OCPAD has a high Detection Rate (up to 100%) compared to previous methods and acceptable rate of False Positives (less than 0.6%).     

基于UDP传输协议的包丢失和失序处理

UDP是互联网上多媒体数据传输采用的主要传输协议。其主要特点是网络开销低但传输不可靠,易产生包丢失或失序。为了对失序数据包进行重排序,应用程序需要预留一个适当的缓冲区以存储期望包到达之前的数据包。该文分析了数据包丢失或失序情况下,缓冲区大小对系统性能的影响,给出了缓冲区大小的一个估计值,并对失序或数据包丢失情况下数据处理的策略进行了讨论。     

基于UDP传输协议的包丢失和失序处理

UDP是互联网上多媒体数据传输采用的主要传输协议。其主要特点是网络开销低但传输不可靠,易产生包丢失或失序。为了对失序数据包进行重排序,应用程序需要预留一个适当的缓冲区以存储期望包到达之前的数据包。该文分析了数据包丢失或失序情况下,缓冲区大小对系统性能的影响,给出了缓冲区大小的一个估计值,并对失序或数据包丢失情况下数据处理的策略进行了讨论。     

一种按需分配的多路径传输分组调度算法

利用多路径传输协议,多宿主主机可以通过多条路径并行传输数据,从而有效提高系统的吞吐率和鲁棒性.但是由于不同路径在带宽、延迟和丢包率等方面存在差异,接收端必须缓存大量乱序到达的分组.数学分析表明,减少接收端的缓存开销有两条途径:一是最小化每条路径的发送队列中积压分组的数量,二是降低分组发送速率.由前者,提出依据每条路径的空闲发送窗口大小进行分组调度的算法SOD(Scheduling On Demand);由后者,提出利用窗口通告机制限制分组发送速率的流控方法.模拟实验结果表明:与现有算法相比,SOD的缓存开销最小;在接收端进行流控限制的情况下,SOD的吞吐率最大,并且在不同实验场景中性能表现稳定.     

高速网络环境下的快速包捕获技术

随着计算机网络技术的快速发展,链路层以下的数据传输能力有了极大提高,与此同时,对高速网络监管的需求向快速包捕获技术提出了新的更高的要求。本文探讨了以libpcap为基础的几种快速包捕获技术——改善内存管理在包捕获中的作用、包捕获中的半轮询机制的NAPI技术。     

一种基于带宽估计的无线网拥塞控制机制

针对无线网提出了一种基于带宽估计的拥塞控制机制。该机制利用TCP确认帧携带的数据包到达时间来估算包到达速率，从而得到带宽的估计值。在此基础上用带宽的估计值更新拥塞窗口，避免在发生链路错误时启动拥塞控制机制，由此提高了TCP在无线网上的性能。实验结果表明，算法能减少链路差错对TCP性能带来的影响，提高了TcP在无线网上的吞吐率。