新型网络技术和网络应用的发展,延迟和丢包率对网络QoS的性能提出了更高的要求,研究一种安全、可靠、灵活、低成本的多径传输网络系统越来越具有重要的意义。当前的网络应用主要是基于UDP和TCP协议进行通信,在某些场景下,传统的TCP/IP传输网络已经不能完全满足网络服务质量要求,因此有必要开发一种新的机制,使得用户能够在不同网络环境下充分利用网络资源并且提高网络性能。另外还有一些网络协议,比如,流控制传输协议(SCTP)的提出为我们提供了改善网络性能的新方法。SCTP主要的特点之一是具有多宿主特性,允许关联的网络端口绑定多个网络地址,这种绑定允许数据通过不同路径从发送端发送到接收端。由于SCTP具有多宿主特性,从而使得SCTP传输网络能够通过有效的故障路径切换机制来提高网络的鲁棒性。由于SCTP相比TCP具有许多新的特性,使用SCTP取代TCP来承载网络的端到端传输业务已经成为众多科研工作者的研究热点。SCTP主要是基于IP网络,其多宿主特性也依赖于多个IP地址。但是IP网络本身是一种单路径网络,它所能提供的多路径通信效果有限,从而使得IP网络环境下的SCTP协议的性能受到限制。传统的TCP/IP协议只会使用一条最佳路径来进行通信,在传输路径中的每一个节点设备的性能都会影响整个路径的传输质量。在传输过程中对数据包的存储,处理和查路由表操作,使得数据包在IP网传输过程中可能产生很大的延迟,从而降低网络传输质量。在网络发生异常,比如链路断开,网络拥塞时,IP网需要经历一个重路由的网络恢复过程,这个网络自恢复的过程通常需要几百毫秒到几十秒的时间。这种重路由网络恢复所耗费的时间对于网络传输会造成严重影响。向量网(VN)是一种新型的数据通信网,基于向量地址来实现,位于OSI网络参考模型的第三层网络层。向量网定义了一种新的数据转发机制,依托于向量地址这种新的地址编码方式实现,并定义了“向量连接”和“向量交换”的概念,基于向量地址来设计新的网络特性。向量网的特点使地址转换和地址识别相分离。一般来说,相比于ATM网络和IP网,向量网具备安全性更高,交换设备更加简单,网络操作更易进行等优点。向量网是一种安全,可靠,可控,并可以免费支持可承载QoS的网络,是满足下一代网络技术特性的新型网络系统。向量网天然具备多路径特性,由此决定了它比IP网更好地支持多路径传输。SCTP协议具有多宿主和多流的特点,在灵活性和容错性能方面优于广泛使用的TCP和UDP协议。对SCTP协议的研究和改进具有重要的应用价值。向量网络技术的研究为下一代网络的研究和开发做出了巨大的努力和探索,为解决网络通信问题提供了一种新的方法。基于对SCTP协议和向量网络技术的理论研究,本文对SCTP协议的结构和特性进行了分析,阐述了基于IP网实现的SCTP的性能表现。向量地址具有无限多值性,可加密性,轻连接特性,基于此我们进一步将SCTP的思想应用与VN网络。本论文提出了一种新的基于SCTP多宿主和向量网络多路径特性的多路径传输网络系统,它通过使用向量网络相关技术支持SCTP协议来实现,并提出了一种改进的多络径传输方法。本文主要完成了以下工作:通过阅读相关文献资料,掌握了 SCTP协议的功能与特点,并与TCP、UDP等传输层协议相对比,阐述了 SCTP作为传输协议的优势;矢量网络技术的研究成果,掌握了向量网络的基本原理和网络结构,分析了向量地址的编码方法和特点,总结了向量网络相比传统IP网络和ATM网络中的优越性。向量地址具有无限多值性、不可解读性、可加密性、有效性、地址长度不定和包含路由信息等诸多优点。向量网具有良好的安全性、保证Qos、地址无限扩展、交换设备简单、网络可操作性等优点,向量网络安全、可靠、可控制,并且保证网络QoS承载和业务独立。基于SCTP协议和矢量网络,本文提出了一种基于SCTP/VN的新型多路传输网络系统设计方法,它结合了 SCTP协议和向量网络的优。通过分析目前广泛使用的TCP/IP协议,说明了其对多路径传输单点故障抵抗性较差,而SCTP/VN有效地提高了抵御单点故障的能力。利用向量地址的无限多值性,本文提出了多路径轮流扫描的数据传输方法,并针对此设计了仿真实验,对改进后的方法进行了测试。结果表明,该方案能够有效地提高网络抵御路径故障的能力,同时使网络因故障造成的时延大大降低,网络的鲁棒性得到了很好的改善。不同于采用一条主路径传输的标准SCTP协议,该方法能够快速有效的传输发送端的数据,为进一步提升多路径传输的Qos,本文提出了增量路由以及改进的故障检测和故障处理机制。在多路径传输过程中,作为发送的主路径发生故障时,迅速定位故障路径,并切换其他备用路径,仍能保证数据的顺利传输,并实现非常小的丢包,达到不影响正常的网络通信的结果。若使用单路径传输数据,一旦发生故障,从故障发生到确认路径故障这段时间内发出的所有数据包均丢失,而且路径的恢复往往需要较长时间,因此会造成传输质量的大幅下降,不能维持正常的网络通信。由于向量网络的研究尚处于实验阶段,作者的水平有限,无法在实际环境中实现向量网络与SCTP协议之间的结合,而是通过TCP套接字网络编程和VS编程软件模拟多路径传输网络实现SCTP/VN的仿真。因为是在仿真环境中进行实验,这简化了许多真实的网络环境中存在的复杂因素。本文提出的网络体系结构需要在实际网络中建立,而传输改进方案的有效性仍然需要应用到实际的网络环境中检验,通过理论分析来进行进一步的验证和完善。仿真实验表明,本文所提出的多路径传输方法可以减少由于通信路径故障引起的丢包。这种方法还可以帮助减少通信延迟并且可以在一定程度上提高网络传输质量。由于时间的限制,论文仍有很多不足之处,本文也提出了未来研究工作可以展开的几个方面。为了提高网络吞吐量,充分利用网络资源,需要进一步探索多路径并行传输在向量网络中的SCTP体系结构。本文的实验环境与实际的网络环境有很大的不同。我们应该努力尝试在真实的网络环境下进行实验,找出更好影响多路径传输的因素,设计更好的多路径传输方案。本文的内容和方法在同一种网络的多路径传输问题上考虑,今后可以更多地研究在多种网络中传输和切换的多路径传输方案。