一種長延時信道的加密IP數(shù)據(jù)加速方法

【摘要】長延時信道傳輸TCP/IP數(shù)據(jù)受信道時延特性影響，分組傳輸速度由延時決定，而不取決于信道速率，造成信道速率越高傳輸效率越低下的問題。采用IP協(xié)議加速器可以有效提高衛(wèi)星信道傳輸速率，進(jìn)而提高衛(wèi)星信道利用效率。但是，加密IP數(shù)據(jù)將傳輸層數(shù)據(jù)作為一個整體進(jìn)行處理，傳統(tǒng)的加速方法無法適用于這種數(shù)據(jù)的加速傳輸。將經(jīng)過加密的傳輸層數(shù)據(jù)作為一個整體，重新封裝成標(biāo)準(zhǔn)TCP或UDP格式，使用相應(yīng)的加速策略，判斷加速與否，采用相應(yīng)加速方法，加速數(shù)據(jù)傳輸，從而解決加密IP數(shù)據(jù)的加速問題。

【關(guān)鍵詞】TCP/IP長延時信道加密重新封裝

一、引言

TCP是一種TCP/IP協(xié)議族中的面向連接的可靠傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允荰CP數(shù)據(jù)段的檢措編碼和確認(rèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，而衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)，延時大的固有缺點(diǎn)，通過衛(wèi)星鏈路傳輸TCP數(shù)據(jù)，一次往返所需時間長，導(dǎo)致在高帶寬的信道條件下，信道利用率隨著信道速率的提高而迅速降低，從而出現(xiàn)各種TCP加速方法，如TCP Spliting、TCP spoofing、selective ACK、增大TCP滑動窗口值、改善TCP慢啟動特性等[1][2]，改變原有TCP傳輸路徑或原TCP傳輸過程，從而提高傳輸效率。各種加速方法各有側(cè)重，有各自的優(yōu)勢也有各自的缺陷。尤其在處理加密IP數(shù)據(jù)時，因?yàn)镮P數(shù)據(jù)加密隱藏了TCP數(shù)據(jù)段格式，并加入了防止數(shù)據(jù)篡改機(jī)制，所有依靠TCP數(shù)據(jù)段格式加速或依靠改變TCP內(nèi)容加速的方法在面對加密IP數(shù)據(jù)時均顯得無能為力[3][4]。

二、加密TCP/IP協(xié)議分析

加密TCP/IP協(xié)議比較成熟的是IPsec和TSL/SSL兩種，常用IPsec。IPsec有兩種工作模式：傳輸模式和隧道模式，每一種模式有兩種封裝：AH封裝和ESP封裝，最常用的隧道模式ESP封裝如圖1所示。

三、IP加速器簡介

一種典型的IP加速器，也叫性能增強(qiáng)代理PEP，其工作原理的必要條件是：IP加速器是根據(jù)TCP報頭進(jìn)行加速的，因此必須要能看見IP報中的TCP報頭才能加速；同時，A、B兩端加速器要實(shí)現(xiàn)加速，必須改變TCP原有的確認(rèn)機(jī)制，即必須要修改部分TCP內(nèi)容。所以要實(shí)現(xiàn)加速不但要TCP結(jié)構(gòu)即TCP報頭可見，而且要具有可更改性。

四、解決方法

IPSec加密IP數(shù)據(jù)包隱藏了TCP特性參數(shù)，利用TCP特性參數(shù)進(jìn)行加速的TCP加速方法無法使用。同時由于IPsec VPN的廣泛性，研究IPsec VPN穿過加速器具有重要意義。

很多研究機(jī)構(gòu)提出了不少的方法，有的采用一種特殊的3DES的VPN模式，部分改善了衛(wèi)星信道傳輸加密IP報文和IP加速器矛盾的問題；也有機(jī)構(gòu)提出一種SLE（Selective Layer Encryption）技術(shù)，也部分提高了兩者兼容工作的性能；還有部分研究表明，合理調(diào)整加速和加密位置也可以在部分環(huán)境解決這一矛盾，先加速再加密的方法也得到部分應(yīng)用；有研究指出，采用特殊的VPN技術(shù)，保留基本完整的IP報頭和TCP報頭；很多人建議通過衛(wèi)星信道的業(yè)務(wù)傳輸，采用應(yīng)用層VPN技術(shù)（如SSL等），可以較好地解決矛盾[5][6][7]。這些方法都具有一定的局限性，適合于特定的應(yīng)用環(huán)境，在目前技術(shù)條件下，還沒有找到一種完善的解決方法。

五、一種可供選擇的方法

參考文獻(xiàn)

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