【摘 要】
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上世纪90年代发布实施以TCP协议为基础的HTTP1.0/1.1协议,成为了当前互联网的Web访问、文件传输的主流协议。然而随着互联网的发展,网络环境复杂,丢包和延时的影响日益突出,TCP协议设计本身存在的高握手延迟,队头阻塞等问题开始影响传输性能。为了解决TCP协议存在的问题,2003年提出了高速传输协议Highspeed TCP,2005年提出了Fast TCP协议,但未能满足大部分网络情况。
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上世纪90年代发布实施以TCP协议为基础的HTTP1.0/1.1协议,成为了当前互联网的Web访问、文件传输的主流协议。然而随着互联网的发展,网络环境复杂,丢包和延时的影响日益突出,TCP协议设计本身存在的高握手延迟,队头阻塞等问题开始影响传输性能。为了解决TCP协议存在的问题,2003年提出了高速传输协议Highspeed TCP,2005年提出了Fast TCP协议,但未能满足大部分网络情况。为了更好地解决TCP协议存在的问题,2012年Google提出了QUIC协议（Quick UDP Internet Connection）,目前QUIC协议已经成为工业界和工程技术研究机构研究的重点,希望成为下一代互联网协议HTTP3.0的核心支持协议。本论文的工作主要集中于QUIC协议在云存储系统文件传输方面的研究与应用。本文通过分析广东省计算机网络重点实验室开发的下一代互联网项目——基于云存储的分布式教学视频处理系统中所遇到的文件传输问题,在已实现的IETF版本QUIC传输协议的基础上,设计并实现了基于QUIC的微服务架构下文件传输服务。QUIC协议为了解决TCP协议存在的问题而被提出,其0-RTT握手延迟,队头阻塞的缓解以及基于UDP协议的设计为替代TCP协议提供了可行性,为提升云存储的文件传输体验提供了切实可行的解决方案。在使用QUIC协议进行基于云存储的分布式教学处理系统文件传输性能提升的探索和实践中,本文主要做了以下工作:（1）设计了基于QUIC的微服务架构下文件传输服务,并和分布式教学视频处理系统的数据存储系统——微服务架构的云存储系统Weblib结合,实现了服务注册,请求认证,文件传输等功能模块,将文件传输服务整合到现有的云存储系统中。其中,服务注册模块为文件传输服务提供了Eureka注册中心注册的功能;请求认证模块对文件传输请求的安全认证和校验;文件传输模块实现了简单文件上传,断点上传和文件下载功能。最后根据基于TCP协议的文件传输和基于QUIC的文件传输的特点,设计并实现了基于决策树的传输协议动态选择的方法,该方法能够自适应文件大小和网络环境,动态选择TCP协议或者QUIC协议进行文件传输。（2）分别测试了在不同网络环境下和不同文件大小下,使用TCP协议进行文件传输和使用QUIC协议进行文件传输的传输耗时并收集了耗时数据。根据耗时数据的比对,得出无论是基于TCP协议的文件传输还是基于QUIC协议的文件传输均不能在所有网络环境和文件大小下都有最优的文件传输表现。鉴于此,本文提出了基于决策树的传输协议动态选择方法（CART-TPDC）,并对基于TCP协议的文件传输、基于QUIC协议的文件传输以及基于CART-TPDC方法的文件传输在不同的网络环境和文件大小下进行文件传输耗时比对,验证了使用CART-TPDC方法能够根据网络环境和待传输文件大小的变化,自适应选择耗时最短的传输协议进行文件传输,使得在任何网络环境和文件大小下进行文件传输时动态选择耗时最短的传输协议传输,提升文件传输效率。
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