UDP数据报IP分片传输方式研究

时间:2013-06-28 11:39 来源:发表吧作者:刘阳点击: 次

　　摘要：本文介绍了TCP/IP协议中的UDP数据传输协议和IP数据分片的传输方式，分析了IP数据分片的优势和劣势。针对IP数据分片的优劣，提出了现有信息传输系统以太网数据传输方式的改进，为提高系统的数据吞吐量打下了一定基础

　　关键词：TCP/IPUDPIP分片

　　1引言

　　网络和网络应用的普遍化使得各种设备如何接入网络并充分应用现成网络以进行远距离集中控制成为人们所关注的问题。其中如何解决设备与网络之间的接口问题就成为重中之重。因此对于以太网接口系统的研究既有理论意义，也有实际价值。

　　网络协议中有一种简单的面向数据的传输层协议UDP数据报，UDP数据报产生于进程中的每个输出操作，并在发送时组装成一份待发送的IP数据,这个数据的长度是有一定限制的，如果一个进程中发送的数据长度超过网络的MTU，就要对IP数据进行分片。本文分析了IP分片在UDP数据传输的优势和劣势，提出了切实可行的改进方案。

　　2UDP数据报和IP分片协议介绍

　　2.1UDP数据报传输协议

　　一个UDP数据报由UDP首部和用户数据组成，UDP首部中包括16位的源端口号，16位的目的端口号，16位的UDP长度，16位的UDP校验和共8个字节组成。

　　在传输层中，一个UDP数据报加上了20个字节的IP数据报首部，组成一个IP数据报。在整个IP包首部加上6字节的目的物理地址、6字节的源物理地址和2字节的IP报类型数据，这些数据被一起发送给下一层网络层进行传输。在某系统地面站分系统中，地面收发单元给地面综合数据处理单元发送的UDP包。

　　2.2IP分片协议

　　当UDP数据包进行分片后，每一片都具有自己的首部，因此可以看成一个完整独立的IP包，并且与其他UDP包进行分片后的IP包是相互独立的。然而接收端接收这些IP包时有可能不会按照原来的顺序接收，但是IP包的首部中有足够的信息，因此接收端能正确的还原出原来的数据报。

　　3UDP数据报和IP分片的优劣

　　3.1IP分片的优势

　　分片技术是一种降低CPU处理负荷的技术，这种技术的基本思想主要是为了降低CPU对协议的处理的负担，由高速网卡或者高速线卡等硬件来完成对包括TCP、IP、UDP、ICMP等子协议的处理。

　　具体来说，对UDP数据报进行IP分片有以下的优势：

　　分片可以大大减少中断次数。如果进行分片处理，每个以太网包触发一次CPU的中断改为应用程序的每次网络I／O操作触发一次中断，CPU响应中断处理的负荷会大大减少。

　　IP数据分片一般由高速网卡专用协议芯片完成，而专用协议芯片的对网络协议的处理速度远不是通用CPU可以比拟的。省略了数据识别、重组拷贝的过程。采用专用协议处理芯片处理后，先在本地进行协议处理，然后才通知CPU将数据上传，避免了CPU对待处理数据缓冲这一环，以及占用时间很大的搬移数据的工作量。

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