云计算环境下网络协议的改进和完善

张永春

摘要：在云计算背景下，对网络协议进行改进和完善，对于网络的稳定性具有重要意义。文章结合实际情况，对新的网络协议进行简单介绍，同时探讨了云计算环境下网络协议的改进和完善策略，主要包括引入新的通信模式、资源合理分配和使用、拥堵的处理、建立多种传输路径。

关键词：云计算；网络协议；TCP/IP

当前，在开放式网络协议中，主要分成两种类型：网际标准化组织的开发系统互联协议ISO/OSI，网际互联网所使用的TCP/IP。前者属于一种十分规范的协议，该协议是专家学者们制定出来的，但是这种协议并没有被实际网络使用，而TCP/IP主要是从实验室然后到世界性的互联网，这一协议在实践中得到逐渐完善。文章经过对该协议的不断应用，也总结出一定经验。

1 云计算下网络协议改进的意义

因为传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）主要是以连接为核心的一种协议，因此该内容仅能够被应用在端到端的通信。但是，因为云计算的提出，促使出台在网络“端到端”的通信理念被冲破。这在一定程度上凸显了TCP/IP协议中存在的不足。从相对具体角度进行分析，普通网络背景下，假设网络不可靠，在这种情况下，用户端则是比较可靠的，也就是说终端一定要具有较高的可靠性，如果终端不可靠，就证明其不在TCP/IP中，云计算影响下，人们所使用的服务器经常会发生死机等问题，这就要求云计算系统帮助用户选择一个服务器，从而方便用户得到持续性的服务[1]。传统意义上的TCPI协议，难以满足这一要求。此外，云计算的ICTCP和DCTCP两种协议，其中ICTCP主要是针对相应数据的流量对接受的窗口进行调整。针对这种情况，人们在对流量进行控制过程中，能够防止出现堵塞现象。数据中心传输控制协议DCTCP当中，存在控制拥堵的设置，人们在对这一内容进行使用过程中，DCTCP网络交换机当中，如果有队列概率降低现象，因为队列的出现，发生超时现象，促使波动现象大大降低。在传统的TCP当中，如果传输的TCP数据报流的生产周期过长，容量较大，会导致队列的长度不断增长，直到有数据包被丢弃，或者重新建立了队列，如果数据量较小，这时数据报在数据包后出现，会导致延迟概率增大。但是使用DCTCP，该协议使用的是ECN，能够对拥塞情况进行通知，还可以结合这一情况对发送的速率进行调整，通过这种方式，能够对队列的长度进行有效控制，大大减少队列的长度，促使出现的延迟概率被降低。以計算机背景下的传统TPC为基础，存在上述问题，因此需要对其进行适当的改进和完善。针对这些问题，文章设计出一种性能较高、方便商用普及，并且可以解决上述各种问题的网络协议[2]。

2 新网络协议的概述

以云计算特点为依据，通过适当增加网路吞吐量、提高数据传输率、提高计算机计算资源等方面的分析，针对传统TCP协议进行充分改进和完善，从而获得一种新型的网络协议，主要内容如下。

（1）语法方面的改进，为网络协议设置了两个字节的数据源端号和相应的接收端号，同时将其和一个32位顺序序号对接受的信息流顺序进行接收，通过这种方式来保障所拼成的信息足够完整。（2）语意方面的改进，改进后的新型网络协议，和TCP/IP相似，进行通信之前，要建立确认，同时要实现3次握手，当3次握手均完成之后，相应数据接收方接收到了ACK之后，此时的发送端便开始对数据进行传输，对该数据进行具体传输过程中，若没有出现任何问题，则表明该数据传输彻底完毕。这种情况下，发送端则会对外发送一个ACK，同时完成数据的发送工作。对数据进行具体发送过程中，数据流较大，针对这种情况则需要对数据流进行科学控制，如果该发送率超过了规定的值，就需要进行限制，以防止发生延迟和阻塞问题[3]。

3 云计算环境下网络协议的改进和完善策略

3.1 引入新的通信模式

云计算背景下，网络协议需要向内引入一个新的通信模式，人们将这一通信模式叫作“Incast模型”，该通信模式属于一种many to one通信模式，这种通信模式和传统意义中的点到点通信模式不同，如果用户端对外发出一个请求，服务器中会有多个节点均能收到该请求，还能够共同作出一定的处理，这些节点对该请求处理完成，则会同时向服务器发出处理结果。对此，在云数据中心，特别是在Hadoop和分布式文件系统（Hadoop Distributed Rle System， HDFS）这些分布形式的储存计算，针对这而内容，我们一定要对新的通信模式进行应用，只有这样才能够促使这些问题得到解决[4]。

3.2 资源合理分配和使用

当今网络技术中，云计算发展越来越快，对因计算当中的资源进行科学分配和使用，对于网络协议的改进和完善而言，意义重大[5]。当前我国存在一些较大的云计算厂商开始建立云计算数据中心，通过这一数据中心，为用户提供相应的云计算服务。例如谷歌和国际商业机器（International Business Machines Corporation， IBM）公司等，这些企业均具备自己的云计算数据中心，而对于这些数据中心来说，其内部还拥有着一些大型甚至超大型的计算机。但是，对于这些数据中心进行分析发现，其中拥有的计算资源有限，而且对这些计算资源应用在用户端上，资源存在限制和浪费现象，即便是应用在单个用户中，在终端上的计算能力有限，但因为用户量较大，如果将这些用户终端的计算和资源进行有机结合，而这一量则十分的大，给人出乎意料的结果。对此，让用户端参与到云计算服务中，能够在一定程度上对云计算发展带来促进作用。如果用户想要实现这一预期，则需要对云终端和云服务器之间的关系进行科学处理。

传统TCP协议当中，相关服务器和各个终端之间，在进行通信和交流过程中，需要依靠一定算法对资源量进行推测，通过这种方式，促使资源的分配得以实现。而这一内容并不是明显体现出来的。同时其也不具备对资源进行合理分配和使用的功能，难以对资源的储存、网络通信资源之间的关系进行科学处理。对其进行使用，有可能会导致这三者被混淆，并没有充分考虑在一定情况下，如果3种资源之间相互矛盾的时候，应当对哪种资源进行使用和选择节约资源，才能确保经济效益达到最大化。这种情况下，使用云资源，对其进行科学分配，对于网络协议的改进和完善具有重要意义。

3.3 拥堵的处理

在云计算背景下，若人们对传统的TCP进行使用，很有可能会出现堵塞的现象，同时还有可能会出现大量的延迟现象。如果对这些内容进行具体设计过程中，或者对协议进行具体传输时，适当的对相应数据加强监控，还需要针对数率以及队列长度进行详细分析，分别为这些数据建设关键值，如果人们对数据进行具体传输过程中，若数率超过了关键值，可以对相应接收窗口进行调整，对数据报文发送速率进行反向限制，避免出现拥堵和阻塞现象。对其进行监控，发现数据队列长度超过了限制值，则需要技术人员对数据进行预警，预警可能会出现拥堵现象，此后对交换机进行通知，针对发送和接受窗口进行调整，借助这种方法，有效降低拥堵和延迟发生率。

3.4 建立多种传输路径

使用传统网络协议，主要是在发送端位置和接收端位置建立起一条传输通道，因为云计算的影响，导致传统网络协议使用过程中，涌现出多种问题，例如堵塞、突发流量、资源利用率等，针对这种环境而言，进一步分析怎样在发送端行业接收端之间建立起多条信息传输路径，从而对这些问题进行有效解决。人们建立起多种传输通道，对资源进行分配，此后通过不同路径向外发送。构建起多种路径，这样做和仅建立一条通道相比，比较复杂，在对这些通道进行建设过程中，为了促使发送端建立连接路径更加方便，在接收端位置，需要接收全部地址信息。在不同路径上，使用的数据必须具备自身的编列信号以及拥堵窗口，如果将这些数据传输到接收端，接收端开始从不同的连接上所传输的疏忽，结合原有顺序进行拼装，使其变成一个整体。不要出现拼装出错或者乱序现象，否则在相应的接收端则难以获得正确的数据，影响结果的准确性。人们可以在两点之间建立起多个路径，在这种情况下，传输路径便会有所提升，同时产生的网络吞吐量也会随之增大[1]。此外，要注重对拥塞窗口进行科学管理，在这一解决方案基础上，对于不同通信路径而言，对各个通信路径而言，会增加拥塞窗口数量，和不同路径上的总量之间呈现出正相关关系，如果某一条路径上发生了比较严重的拥塞情况，可以将该通路上存在的数据进行适当的转移，使其进入到拥塞情况较轻的通道上。通过这种方式，不同数据通道上承担的传输压力会处于一个相对均匀的状态下，这样就能够保障传输效率得到有效提升。

4 结语

随着以太网交换机的出现，促使以太网为了争用信道，突然消失。为了对争用信道这一问题进行解决，需对网络协议进行进一步改进和完善、网卡和IP地质之前是绑定使用的。在相应的局域网当中对数据进行传输，传输性能逐渐提升。云计算背景下，需要对网络协议进行更新，从而提升網络传输功能。

[参考文献]

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