RUDP协议及其在计算机监控系统中的应用研究

【摘要】：本文以下内容将对RUDP协议及其在计算机监控系统中的应用进行研究和探讨，以供参考。

【关键词】：RUDP协议；计算机；监控系统；应用

中图分类号：G623 文献标识码： A

1、前言

计算机监控系统对可靠性、实时性要求严格，所以如何保证数据在计算机监控系统中的各设备间可靠快速的传递，在监控系统广泛应用的今天，是一个非常重要的问题。因为计算机监控系统中数据间通信的网络环境不如一般意义上的互连网复杂，网络负荷相对较小，所以TCP和SCTP的复杂控制机制在这种情况下显得没有必要。而UDP又不是可靠传输协议，不能够满足计算机监控系统对可靠性的要求。为了实现计算机监控系统中数据的可靠通信，并提高通信效率，很自然的就会想到结合TCP和UDP的优点，在UDP之上增加一些保证数据可靠传递的控制机制，满足应用的需要， RUDP草案正是在这种情况下产生的。本文以下内容将对RUDP协议及其在计算机监控系统中的应用进行研究和探讨，以供参考。

2、RUDP协议概述

可靠用户数据报协议（RUDP）是一种基于RFC908和1151 （第二版）的简单包传输协议。作为一个可靠传输协议，RUDP用于传输IP网络间的电话信号。它允许连接的独立配置，这样在不同的平台可以同时执行不同传输需求下的协议。UDP/IP协议中的RUDP是分层的并为虚拟连接提供可靠顺序发送（直到大量转发）。RUDP设计灵活，便于多种传输使用。传输电讯号协议就是其应用之一。可靠UDP的服务质量有了明显的提高，如拥塞控制的改进、转发机制及淡化服务器运算法则等，从而在包丢失和网络拥塞的情况下，RTP（实时位置）面前呈现的就是一个高质量的RTP流。在不干扰协议的实时特性的同时，可靠UDP的拥塞控制机制允许TCP方式下的流控制行为。为了网络TCP通信量正常运行，RUDP使用转发及类似于TCP运算法则的拥塞控制法则。在最佳允许带宽的选择利用上，这些运算法则都得到了很好的证明。

每个被RUDP协议传送的UDP数据包都至少要以六个字节的头部开头。第一个字节中包含一系列单独的bit标志。接下来的三个区域中每个都是一个字节大小。他们是：头部长度，序列号，确认号。还有两个字节长度的检验和字段，检验和的算法与TCP和UDP的算法相同。

RUDP模块采用了UDP协议的基于数据包的传输机制，并且提供一种相对TCP简单的多的可靠传输机制，既兼容了UDP协议的高效传输，又兼容了TCP协议传输的可靠性。从计算机网络层次体系的角度来看，RUDP的层次结构如图2.3所示。可见，RUDP就是在原TCP/IP协议的传输层的UDP协议和应用层之间加入了一层为保证可靠数据传送而实现的RUDP软件模块而形成的一个五层体系结构，该RUDP软件模块，提供基于消息的可靠通信功能，通信是面向连接的，底层采用UDP作为承载协议。RUDP协议可以位于传输层，也可以位于应用层，因此，RUDP技术有两种实现方式，分别对应RUDP协议位于传输层的传输层设计方式，RUDP协议位于应用层的应用层设计方式。

3、RUDP协议在计算机监控系统中的应用研究

3.1，系统结构

该系统采用客户/服务器模型，面向多客户，采用多线程机制，应用Windows Socket进行网络通信，以实现数据，控制命令的传输和基于消息的底层通信。把几台PC机连成一个小的局域网，有服务器，操作员控制站，控制站，还有几个pc终端（用来提供参数湿度、温度、压力等）。这样就可以将RUDP协议应用在该监控系统中的过程监控层，测试它的性能，以验证它应用在监控系统中的可行性。

3.2，基于RUDP协议的数据传输的设计实现

系统基于TCP/口协议，操作系统为Windows XP，使用Visual Studio 2005

作为开发工具。命令通讯程序基于TCP/IP的流式Socket，保证底层数据和控制命令的可靠传输。数据传输采用RUDP协议，实时创建发送和接收进程，处理服务器和客户端数据流数据。为保证可靠、高效的数据传输，系统采用RUDP技术中的确认机制、重传机制和拥塞机制。整个服务器和客户间的数据传输过程，包括确认机制、重传机制。

3.3，测试的程序实现所采用的机制

在软件实现中有两个核心的技术是缓冲技术和线程池技术，它们的结合使得

多个传输服务的实现成为可能，而且有效利用了CPU资源。第一，缓冲机制。在客户端采用两个缓冲队列，其一为发送队列，它将所有待发送的数据包均在这里首先以任务数的形式被储存下来：其二为重传队列，如果在重传时限内没有收到对端的确认接收的信息，将重新发送该数据包。服务器端采用两个缓冲队列，其一是接收队列（亦称作乱序接收队列），它将接收的数据包顺序先存储下来。其二是按序队列，接收队列中的每一个数据包会根据失序控制管理模块将其放在按序队列，继而再发送给服务管理中。第二，线程池机制。线程池是一种多线程处理方式，为了提高系统性能，在许多地方都要用到线程池技术。例如，在一个c/s模式的应用程序中的服务器端，如果每收到一个请求就创建一个新线程，然后在新线程中为其请求服务的话，将不可避免地造成系统开销的增大。实际上，创建太多的线程可能会导致由于过度使用系统资源而耗尽内存。为了防止资源耗尽，服务器端应用程序应采取一定的办法来限制同一时刻处理的线程数目。

4、结尾

目前，关于RUDP协议的应用和实现还很少，主要有：把RUDP技术应用到机

器人远程控制的视频传输中来满足网络视频实时传输的时延和丢包率的要求；在

商用WCDMA标准的3G网络管理系统中，用RUDP协议解决同时与5000个以上的NodeB网元进行连接、通信的问题等，由以上测试可知，RUDP协议具有TCP和UDP两者的优点，故它具有很好的发展前景，应用领域会越来越广泛。