本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于TCP的FTP下載方法。

背景技術(shù)：

FTP是TCP/IP協(xié)議組中協(xié)議之一。FTP協(xié)議包括兩個部分，其一為FTP服務器，其二為FTP客戶端。如圖1所示，其中FTP服務器用來存儲文件，用戶可以使用FTP客戶端通過FTP協(xié)議訪問位于FTP服務器上的資源。在開發(fā)網(wǎng)站的時候，通常利用FTP協(xié)議把網(wǎng)頁或程序傳到Web服務器上。此外，由于FTP傳輸效率非常高，在網(wǎng)絡上傳輸大的文件時，一般也采用該協(xié)議。

但是目前的FTP技術(shù)也有其缺點，即在網(wǎng)絡不擁塞的情況，實際下載速率遠遠達不到標稱速率。特別是為客戶安裝完網(wǎng)絡硬件設備之后，在網(wǎng)絡上啟用基于FTP協(xié)議的網(wǎng)絡應用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FTP的下載速率與標稱的規(guī)格有很大差距。傳統(tǒng)方法在遇到這樣的問題是通過增大緩存，可是增大緩存的方法一方面增加設備的成本，另一方面也未能很明顯的提升帶寬。

如專利申請201410764780.7公開了一種用于FTP協(xié)議的上傳數(shù)據(jù)的方法及其下載數(shù)據(jù)的方法，該方法包括：S101，普通節(jié)點向關(guān)鍵節(jié)點發(fā)送上傳數(shù)據(jù)請求；S102，所述關(guān)鍵節(jié)點接收上傳數(shù)據(jù)請求，并向所述普通節(jié)點發(fā)送確認發(fā)送信息；S103，所述普通節(jié)點接收確認發(fā)送信息后，向所述關(guān)鍵節(jié)點上傳數(shù)據(jù)；以及S104，所述關(guān)鍵節(jié)點接收所述數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)上傳至服務器。該用于FTP協(xié)議的上傳數(shù)據(jù)的方法及其下載數(shù)據(jù)的方法通過FTP進行大量小文件傳輸，保證了文件的快速傳輸。該方法是通過對文件大小的判斷來控制數(shù)據(jù)的傳輸，仍然解決不了上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于TCP的FTP下載方法，該方法能夠在不增加緩存和硬件成本的基礎(chǔ)上大大提升了FTP的實際下載速率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種基于TCP的FTP下載方法，其特征在于所示方法在FTP開始運行后，基于兩種算法來增加擁塞窗口，在穩(wěn)定狀態(tài)時，使用擁塞避免算法線性增加擁塞窗口；在傳輸開始時，或者超時重傳或者空閑很長時間，這時使用慢啟動算法來增加擁塞窗口。

慢啟動算法為：

cwnd_n+1＝cwnd_n+MTU

擁塞避免算法：

${\mathrm{cwnd}}_{n+1}={\mathrm{cwnd}}_n+\frac{{\mathrm{MTU}}^2}{{\mathrm{cwnd}}_n}$

其中，cwnd_n是當前窗口大小。

具體步驟如下：

101、啟動FTP服務器，指定下載的數(shù)據(jù)；

102、用戶端與FTP服務器建立TCP會話；

103、啟動下載；下載中，啟動擁塞避免算法線性增加擁塞窗口；在傳輸開始時，或者超時重傳或者空閑很長時間，使用慢啟動算法來增加擁塞窗口；

104、下載結(jié)束。

所述103步驟中，F(xiàn)TP服務器和用戶端程序不斷監(jiān)控實時帶寬和鏈路往返延時。

進一步，所述103步驟中，包括有：

1031、判斷當前網(wǎng)絡是否擁塞，是則進入下一步啟動慢啟動算法，否則進入啟動擁塞避免算法步驟；

1032、啟動慢啟動算法，保持A值不變，或者減少A，減慢開窗速度，減小下載帶寬；

1033、啟動擁塞避免算法，增大A值，加快開窗速度，增大下載帶寬。

更進一步，在判斷完網(wǎng)絡是否擁塞后，還包括有：判斷當前鏈路往返延時(RTT)是否過大？如若正常則保持A值不變，保持正常開窗和下載速度；如若過大，則增大A值，加快開窗速度，增大下載帶寬。

本發(fā)明通過該方法，能夠在不增加緩存和其它硬件成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對下載網(wǎng)絡的實時監(jiān)控，通過增加擁塞窗口來提高下載速度，在不增加緩存的情況下，能夠大大提高FTP的實際下載速率。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)所實施的下載硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明所實施的軟件控制流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明所實施的方法，在FTP開始運行后，基于兩種算法來增加擁塞窗口。在穩(wěn)定狀態(tài)時，使用擁塞避免算法線性增加擁塞窗口；在傳輸開始時，或者超時重傳或者空閑很長時間，這時使用慢啟動算法來增加擁塞窗口。這兩個過程所使用的公式分別如下：

慢啟動算法為：

cwnd_n+1＝cwnd_n+MTU (1)

擁塞避免算法：

${\mathrm{cwnd}}_{n+1}={\mathrm{cwnd}}_n+\frac{{\mathrm{MTU}}^2}{{\mathrm{cwnd}}_n}---\left(2\right)$

其中，cwnd_n是當前窗口大小。

因為FTP一旦開始經(jīng)過慢啟動后，將一直處于擁塞避免階段，因此影響速率的主要在擁塞避免階段，所以只關(guān)注公式(2)。從公式(2)看出這是一個增函數(shù)，但是增量會越來越小，它應該有個極限值。

為便于計算，將公式(2)改成算式(3)的一般形似。

$x_{t+\mathrm{\Δ}t}=x_t+\frac{A}{x_t}---\left(3\right)$

其中A＝MTU²，然后進一步簡化，得

$x+\mathrm{\Δ}x=x+\frac{A}{x}---\left(4\right)$

左右兩邊同乘以x，得

x²+x^*Δx＝x²+A (5)

進一步化簡，得

x^*Δx＝A (6)

假設從最初的最大窗口的一半調(diào)整到最大窗口所需要時間為T。由于擁塞避免時窗口的大小在每個RTT(網(wǎng)絡延時)調(diào)整一次，那么T時間內(nèi)，窗口調(diào)整的次數(shù)：M＝T/RTT。于是，將算式(6)在每個時刻的值求和，得

$x_{t_0}*{\mathrm{\Δx}}_{t_0}+x_{t_1}*{\mathrm{\Δx}}_{t_1}+x_{t_2}*{\mathrm{\Δx}}_{t_2}+\mathrm{............}+x_{t_{M-1}}*{\mathrm{\Δx}}_{t_{M-1}}=A*M---\left(7\right)$

算式(7)左邊表達式中，是一個微小量，因此左邊表達式的求和運算等價于下面的積分運算：

$x_{t_0}*{\mathrm{\Δx}}_{t_0}+x_{t_1}*{\mathrm{\Δx}}_{t_1}+x_{t_2}*{\mathrm{\Δx}}_{t_2}+\mathrm{............}+x_{t_{M-1}}*{\mathrm{\Δx}}_{t_{M-1}}\underset{X_{\max }/2}{\overset{X_{\max }}{\∫}}xdx---\left(8\right)$

其中X_max為最大窗口，結(jié)合算式(7)和(8)得：

$\underset{X_{\max }/2}{\overset{X_{\max }}{\∫}}xdx=A*M---\left(9\right)$

$\frac{x^2}{2}{|}_{X_{\max }/2}^{X_{\max }}=A*M---\left(10\right)$

$\frac{3*{X_{\max }}^2}{8}=A*M---\left(11\right)$

再引入一個公式：

$\frac{X_{\max }}{RTT}=r_{\max }---\left(12\right)$

其中r_max為FTP的最大帶寬，將(12)和M＝T/RTT帶入(11)，得

$T=\frac{3*{r_{\max }}^2*{\mathrm{RTT}}^3}{8*A}---\left(13\right)$

從算式(13)可以看出：

1.算式左側(cè)的T表示從最初的最大窗口的一半調(diào)整到最大窗口所需時間。它越大，表明調(diào)整到最大窗口的時間越長，也表明平均帶寬越小。

2.由于窗口大小和實際帶寬是正相關(guān)的關(guān)系。r_max越大，T成3次方增大，這樣窗口調(diào)整時間T就越長，于是平均帶寬與期望帶寬的偏差就越大。而r_max比較小時，平均帶寬與期望帶寬的偏差并不明顯。

3.式中RTT參數(shù)是鏈路往返延時，這個延時很大的話同樣會增加T，從而影響FTP吞吐量。因此要盡量減少網(wǎng)絡延時(如減少數(shù)據(jù)流傳輸路徑，使用低延時的傳輸媒介)，添加適當?shù)木彺妫乐咕W(wǎng)絡過早丟包，可以減少RTT，但是如果緩存太大則會增加RTT。

因此通過使用較大的A值，或者在協(xié)議中使用自適應的A值，即在小帶寬應用中使用較小的A值，在大帶寬應用中使用較大的A值。這樣在高速率(r_max)和高延時RTT(有些地方的網(wǎng)絡它的延時就很大，而且難以改變)，可以通過A來抵消高速率(r_max)和高延時RTT的影響，從而獲得較小的T，從而FTP的帶寬可以獲得顯著提升。

基于此，本發(fā)明所實現(xiàn)的方法包括具體步驟如下：

S101、啟動ftp server，指定下載的數(shù)據(jù)。

S102、用戶端，打開ftp下載軟件，輸入ftp server IP地址，與ftp server建立TCP會話。

S103、會話建立后，啟動下載。

S104、ftp server和用戶端程序不斷監(jiān)控實時帶寬和鏈路往返延時。

S105、判斷當前網(wǎng)絡是否擁塞？是則進入S106，否則進入S107步驟。

S106、啟動慢啟動算法，保持A值不變，或者減少A，減慢開窗速度，減小下載帶寬。

S107、啟動擁塞避免算法，增大A值，加快開窗速度，增大下載帶寬。

S108、判斷當前鏈路往返延時(RTT)是否過大？如若正常則進入步驟S110，如果過大，則進入步驟S109。

S109、增大A值，加快開窗速度，增大下載帶寬。

S110、保持A值不變，保持正常開窗和下載速度。

S111、下載結(jié)束。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。