一种信息通信领域基于恶劣环境网络容错的VPN通信方法与流程

本发明属于信息通信领域，尤其涉及一种信息通信领域基于恶劣环境网络容错的vpn通信方法。

背景技术：

1、随着网络规模的逐渐扩大，覆盖范围越来越广，但是在部分欠发达地区，网络基础设备薄弱，网络环境质量较差，甚至存在丢包率极高等恶劣环境，导致客户端和服务器端无法建立网络连接、无法进行数据交互。

2、当前大多数应用系统以tcp协议进行交互，在丢包率高的恶劣网络环境下，tcp连接的接收窗口无法达到最优，网络传输效率较差，甚至出现连接中断、传输失败等问题。

3、针对应用系统的传输进行安全保护的vpn(虚拟专用网络)产品，通过对应用系统的数据进行加密封装后进行传输，以到达保护应用系统客户端与服务器端交互数据的目的。在上述恶劣网络环境下，应用系统采用tcp协议交互的数据进过vpn加密后在进行传输。vpn握手部分采用reliability-layer进行可靠传输，丢包时会进行超时重传，能够保证数据包正确到达。但由于握手部分交互次数较多，高丢包率下数据重传导致建立连接耗费的时间过长，触发握手超时机制，使连接建立失败。

4、针对恶劣网络环境下数据传输效率较差的问题，采用quic协议可有效提升网络传输效率和相应速度。quic是一种基于udp的传输层协议，通过0-rtt握手实现连接建立，通过多路复用解决拥塞问题，在弱网环境下仍能保持业务可用。

5、但是，上述方法需要应用系统和vpn将所使用的基础协议进行改造，对于现有系统几乎无法实现。

技术实现思路

1、鉴于以上分析，本发明旨在提供一种信息通信领域基于恶劣环境网络容错的vpn通信方法，具体包括如下步骤：

2、vpn数据发送端基于当前网络环境的网络丢包率和网络延迟计算扩散参数；

3、所述vpn数据发送端基于所述扩散参数与待发送数据包构造扩散数据包；

4、所述vpn数据发送端向vpn数据接收端发送所述扩散数据包；

5、所述vpn数据接收端基于收到的所述扩散数据包进行数据包重建。

6、进一步的，所述扩散参数使用下式计算：

7、

8、其中，m表示扩散参数，当m计算值大于7时，取m＝7；los表示网络丢包率；delay表示网络延时，单位为毫秒；ɑ为可调配置系数。

9、进一步的，所述vpn数据发送端基于所述扩散参数与待发送数据包构造扩散数据包包括：

10、将所述待发送数据包的数据分割并填充为若干定长数据包；

11、对若干所述定长数据包进行分组，基于各组中的定长数据包得到该组对应的纠错包，添加所述纠错包到相应的分组，得到相应的纠错分组；

12、基于扩散参数将各纠错分组中的定长数据包和纠错包分别扩散得到扩散数据包。

13、进一步的，还包括：基于扩散参数确定纠错参数，基于纠错参数确定每个所述纠错分组中的定长数据包个数。

14、进一步的，基于各组中的定长数据包逐字节异或得到该组对应的纠错包。

15、进一步的，所述基于扩散参数将各纠错分组中的定长数据包和纠错包分别扩散得到扩散数据包包括：基于扩散参数分别将定长数据包和纠错包复制得到扩散参数倍数的定长数据包和纠错包。

16、进一步的，所述定长数据包包括所述待发送数据包分割后的数据、flag信息和分组信息；

17、所述flag信息包括纠错参数和扩散参数；

18、所述分组信息包括分组id、包类型和组内包序号；所述定长数据包的包类型为普通包，所述纠错数据包的包类型为纠错包。

19、进一步的，所述vpn数据接收端基于收到的所述扩散数据包进行数据包重建，包括：

20、所述vpn数据接收端基于收到的扩散数据包中的分组id、包类型和组内包序号判断相应的定长数据包或纠错包是否已经接收到，如果是，则丢弃；如果否，则保存该定长数据包或纠错包；

21、所述vpn数据接收端判断每个分组中已保存的数据包个数是否达到纠错参数值，如果否，则继续接收数据，如果是，则基于该分组中已保存的数据包进行数据包重建。

22、进一步的，所述基于该分组中已保存的数据包进行数据包重建包括：

23、检查该分组中已保存数据包是否均为所述定长数据包，如果是，则基于组内包序号重建该分组；如果否，则对该分组中已保存数据包逐字节异或得到该分组未收到的定长数据包，基于该定长数据包和所述已保存数据包中的所述定长数据包重建该分组。

24、进一步的，还包括：步骤s05、所述vpn数据接收端根据收到的所述扩散数据包中所携带的扩散参数和纠错参数，采用步骤s02和步骤s03构造返回数据包并发送给所述vpn数据发送端，所述vpn数据发送端收到所述返回数据包后采用与步骤s04相同的方式进行数据包重建。

25、本发明至少可以实现下述之一的有益效果：

26、通过采用数据包传输容错技术，而且仅需要对vpn进行改造，应用系统无需进行修改，在恶劣网络环境下提升传输效率，保障网络传输的可靠性。

27、通过分析识别当前网络环境，根据网络环境参数自动匹配数据包扩散策略进行交互发送，再通过接收端数据包纠错技术完成数据包还原，最终实现在恶劣网络环境下的vpn数据可靠传输。

28、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种信息通信领域基于恶劣环境网络容错的vpn通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述扩散参数使用下式计算：

3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述vpn数据发送端基于所述扩散参数与待发送数据包构造扩散数据包包括：

4.根据权利要求3所述的通信方法，其特征在于，还包括：基于纠错参数确定每个所述纠错分组中的定长数据包个数。

5.根据权利要求4所述的通信方法，其特征在于，基于各组中的定长数据包逐字节异或得到该组对应的纠错包。

6.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述基于扩散参数将各纠错分组中的定长数据包和纠错包分别扩散得到扩散数据包包括：基于扩散参数分别将定长数据包和纠错包复制得到扩散参数倍数的定长数据包和纠错包。

7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述定长数据包包括所述待发送数据包分割后的数据、flag信息和分组信息；

8.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，所述vpn数据接收端基于收到的所述扩散数据包进行数据包重建，包括：

9.根据权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述基于该分组中已保存的数据包进行数据包重建包括：

10.根据权利要求1-9任一项所述的通信方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明涉及一种信息通信领域基于恶劣环境网络容错的VPN通信方法，属于信息通信领域。本发明提供一种信息通信领域基于恶劣环境网络容错的VPN通信方法，包括如下步骤：VPN数据发送端基于当前网络环境的网络丢包率和网络延迟计算扩散参数；所述VPN数据发送端基于所述扩散参数与待发送数据包构造扩散数据包；所述VPN数据发送端向VPN数据接收端发送所述扩散数据包；所述VPN数据接收端基于收到的所述扩散数据包进行数据包重建。本发明通过分析当前网络环境，根据网络环境参数自动匹配数据包扩散策略进行交互发送，再通过接收端数据包纠错技术完成数据包还原，最终实现在恶劣网络环境下的VPN数据可靠通信。

技术研发人员：滕秀敏,王辉,姚长远,何佩轩,陶峻
受保护的技术使用者：兴唐通信科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11