通信方法、装置、设备、系统及可读存储介质与流程

本技术涉及通信领域，尤其涉及一种通信方法、装置、设备、系统及可读存储介质。

背景技术：

1、网络环境广泛存在“分段异构”特征，即不同网段存在明显差异特征。例如，云数据中心广域互联网络(如图1所示)包括三段网络属性(例如网络设备架构、流量、往返时延(round-trip time，rtt)等)差异较大的三段网络，即源端数据中心网络(data centernetwork，dcn)、广域网(wide area network，wan)、目的端数据中心网络。

2、传统技术是采用网内分段传输方式的对“分段异构”的网络进行分段式传输控制，即利用中间网元终结源端和目的端的连接，再通过一段新的连接与目的端通信，从而在两段连接中采用不同的传输控制方案对不同分段的网络进行优化。

3、但上述网内分段传输方式中新增的连接对应了新增的完整报文收发过程，对中间网元的计算、传输等性能要求较高，同时增加了网络传输的整体时延，无法在兼顾低开销(如内存开销、硬件开销等)的同时实现高性能的分段网络传输。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种通信方法、装置、设备、系统及可读存储介质，能够解决传统分段传输控制无法在兼顾低开销的同时实现高性能的分段网络传输的问题。

2、第一方面，提供一种通信方法。该通信方法应用于中间网元，中间网元分别与源端和目的端连接，源端和中间网元之间的网络称为上游分段，中间网元和目的端之间的网络称为下游分段。该通信方法包括：中间网元首先确定下游分段的拥塞感知信号，该拥塞感知信号用于表示网络链路的拥塞程度。然后，中间网元根据下游分段的拥塞感知信号设置第二报文的拥塞控制值，得到第三报文，该第二报文是目的端根据源端发送的第一报文返回的数据确认(acknowledgement)报文，拥塞控制值用于指示源端的报文最大发送速率。中间网元再向源端转发第三报文，第三报文用于指示源端根据拥塞控制值设置报文最大发送速率。

3、基于该通信方法，通过中间网元根据下游分段的拥塞感知信号调节目的端返回源端的数据确认报文中的拥塞控制值，来指示源端后续的报文最大发送速率，使源端的传输控制模式在网内分段的情况下适配于下游分段。由于中间网元获取拥塞感知信号和设置第二报文的拥塞控制值均是在源端至目的端的原连接(如tcp(transmission controlprotocol，tcp)连接)上进行的，在转发报文时篡改数据确认报文的拥塞控制值来进行拥塞控制。因此，该通信方法无需终结该原连接，中间网元无需在源端与目的端之间新增连接，减少了中间网元重新收发报文时与源端或目的端进行数据确认等流程。如此，在基于适配于下游分段的传输控制模式保证分段网络传输性能的同时，降低了中间网元的内存、计算等开销。

4、在一种可能的实现方式中，中间网元根据第一报文的状态信息和第二报文的状态信息，确定下游分段的拥塞感知信号。其中，状态信息包括报文的五元组、序号(sequencenumber)、确认序号(acknowledgement number)和到达中间网元的时间戳中的至少一种。

5、基于上述实现方式，中间网元通过对源端向目的端发送的数据报文即第一报文以及目的端向源端发送的数据确认报文即第二报文的状态信息进行监控，就能够确定下游分段的拥塞感知信号，无需终结源端和目的端之间的连接并新增连接。相对于分别基于源端至中间网元、中间网元至目的端的两段连接进行传输控制，减少了中间网元缓存报文以及监控连接状态的内存开销，以及反复对报文进行封装、解封装、数据拷贝等操作带来的计算开销。

6、可选地，拥塞感知信号包括往返时延、带宽容量中的至少一种。

7、进一步地，以拥塞感知信号为带宽容量为例，中间网元可以确定第一报文和第二报文到达中间网元的时间差，确定目的端在时间差内返回的数据确认报文的数据量为带宽容量。如此，中间网元可以根据记录的第一报文和第二报文到达中间网元的时间来确定时间差，并将该时间差内数据确认报文的数据量作为下游分段的拥塞感知信号，无需在该过程中对报文进行解封装、重封装等操作，减少了中间网元的计算开销。

8、在一种可能的实现方式中，中间网元根据五元组确定数据报文以及数据报文对应的数据确认报文。首先，中间网元根据第一报文的五元组确定目的端向源端返回的至少一个数据确认报文，第一报文的五元组指示的报文传输方向与至少一个数据确认报文的五元组指示的报文传输方向相反。然后，中间网元根据至少一个数据确认报文的确认序号与第一报文的序号，在至少一个数据确认报文中确定第二报文。

9、可选地，考虑到目的端可能会间隔一个或多个报文向源端返回数据确认报文，中间网元可以确定至少一个数据确认报文中确认序号大于或等于、且最接近第一报文的序号的数据确认报文为第二报文。如此，中间网元能够将目的端最早返回的数据确认报文匹配为第一报文对应的数据确认报文，从而减少后续拥塞感知信号的计算误差。

10、在一种可能的实现方式中，中间网元在第二报文到达中间网元的时长等于上述时间差时获取第四报文，确定目的端在时间差内返回的数据确认报文的数据量等于第四报文的确认序号与第二报文的确认序号的序号差。

11、在一种可能的实现方式中，拥塞控制值为接收窗口(receiver window，rwnd)值。中间网元指示源端进行传输控制的方式可以是：中间网元根据下游分段的拥塞感知信号，利用拥塞控制算法确定源端的瓶颈速率为源端的最佳发送窗口值，并根据瓶颈速率设置第二报文的接收窗口值，得到第三报文，向源端发送第三报文，以指示源端根据接收窗口值设置最大发送速率。如此，中间网元通过篡改第二报文中的接收窗口值的方式实现对源端发送窗口(send window，swnd)的显式控制。

12、可选地，中间网元首先根据上游分段的拥塞感知信号，利用第一拥塞控制算法确定源端的第一最佳发送窗口值，然后根据下游分段的拥塞感知信号，利用第二拥塞控制算法确定源端的第二最佳发送窗口值。中间网元再确定源端的瓶颈速率为第一最佳发送窗口值和第二最佳发送窗口值中的最小值，将第二报文的接收窗口值设置为瓶颈速率的预设倍数，得到第三报文。其中，预设倍数可以根据需求进行灵活设置，例如0.8、1、1.5等。如此，中间网元能够分别对上游分段和下游分段的拥塞进行传输控制，避免同时拥塞时重叠降低窗口，从而实现可用带宽的高效利用，即提升网络利用率。

13、第二方面，提供一种通信装置，该通信装置包括用于执行第一方面或第一方面任一种可能设计中的通信方法的各个模块。

14、通信装置包括感知模块、处理模块和收发模块。感知模块用于：确定下游分段的拥塞感知信号，拥塞感知信号用于表示网络链路的拥塞程度。处理模块用于：根据下游分段的拥塞感知信号设置第二报文的拥塞控制值，得到第三报文，第二报文是目的端根据源端发送的第一报文返回的数据确认报文，拥塞控制值用于指示源端的报文最大发送速率。收发模块用于：向源端发送第三报文，第三报文用于指示源端根据拥塞控制值设置报文最大发送速率。

15、在一种可能的实现方式中，感知模块具体用于：根据第一报文的状态信息和第二报文的状态信息，确定下游分段的拥塞感知信号，状态信息包括报文的五元组、序号、确认序号和到达中间网元的时间戳中的至少一种。

16、其中，拥塞感知信号包括往返时延、带宽容量中的至少一种。

17、可选地，拥塞感知信号包括带宽容量，感知模块具体用于：确定第一报文和第二报文到达中间网元的时间差；确定目的端在时间差内返回的数据确认报文的数据量为带宽容量。

18、在一种可能的实现方式中，感知模块还用于：根据第一报文的五元组确定目的端向源端返回的至少一个数据确认报文，第一报文的五元组指示的报文传输方向与至少一个数据确认报文的五元组指示的报文传输方向相反；根据至少一个数据确认报文的确认序号与第一报文的序号，在至少一个数据确认报文中确定第二报文。

19、可选地，感知模块具体用于：确定至少一个数据确认报文中确认序号大于或等于、且最接近第一报文的序号的数据确认报文为第二报文。

20、在一种可能的实现方式中，感知模块具体用于：当第二报文到达中间网元的时长等于时间差，获取第四报文；确定第四报文的确认序号与第二报文的确认序号的序号差，目的端在时间差内返回的数据确认报文的数据量等于序号差。

21、在一种可能的实现方式中，处理模块具体用于：根据下游分段的拥塞感知信号，利用拥塞控制算法确定源端的瓶颈速率为源端的最佳发送窗口值；根据瓶颈速率设置第二报文的接收窗口值，得到第三报文。

22、可选地，源端至中间网元为上游分段，处理模块具体用于：根据上游分段的拥塞感知信号，利用第一拥塞控制算法确定源端的第一最佳发送窗口值；根据下游分段的拥塞感知信号，利用第二拥塞控制算法确定源端的第二最佳发送窗口值；确定源端的瓶颈速率为第一最佳发送窗口值和第二最佳发送窗口值中的最小值；根据瓶颈速率设置第二报文的接收窗口值，得到第三报文。

23、进一步地，处理模块具体用于：将第二报文的接收窗口值设置为瓶颈速率的预设倍数，得到第三报文。

24、第三方面，提供一种通信设备，该通信设备包括至少一个处理器和存储器，存储器用于存储一组计算机指令；当处理器执行一组计算机指令时，执行第一方面或第一方面任一种可能实现方式中的通信方法的操作步骤。

25、第四方面，提供一种通信系统，该通信系统包括依次连接的源端、中间网元和目的端。源端用于向目的端发送第一报文，目的端用于根据第一报文向源端返回第二报文，中间网元用于获取第一报文和第二报文，并根据第一报文和第二报文执行第一方面或第一方面任一种可能实现方式中的通信方法的操作步骤。

26、此外，第二方面所述的通信装置的技术效果、第三方面所述的通信设备的技术效果以及第四方面所述的通信系统的技术效果，可以参考第一方面所述的通信方法的技术效果，此处不再赘述。

27、第五方面，提供一种可读存储介质，包括：计算机软件指令；当计算机软件指令在通信设备中运行时，使得通信设备执行如第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中所述方法的操作步骤。

28、第六方面，提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得通信设备执行如第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中所述方法的操作步骤。

29、本技术在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。