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单向链路下高可靠数据传输方法研究

【摘要】:为了彻底杜绝涉密网络中信息的泄露,无反馈的单向链路通信成为当前网络安全领域比较可行的物理隔离技术方案。然而,由于单向链路只有单向传输的能力,在这种环境下无法通过应答方式来确保数据传输的可靠性。为了满足高安全度网络的通讯需求,单向传输的可靠性问题成为单向隔离技术中需要解决的关键问题。本文利用网络通用部件设计基于分光还原技术的单向通信链路,并结合ErasureCode、PF_RING、单向通信等关键技术,在分析udp协议的基础上设计系统协议,并基于不同的发传输速率设计不同的单向控制策略。经过不断的测试,最终实现单向导入、高速传输、安全隔离、可靠传输的预期目标。具体的研究工作如下:1、研究单向链路下数据传输速率和丢包率之间的相关性。随着传输速率的变化,丢包率也发生明显的变化。基于这种相关性,本课题研究将提出两种不同的单向控制策略。2、单向传输在链路带宽范围内,由于器件或线路等因素仍存在一定比例的丢包,这种丢包是随机的且彼此之间并无相关性。针对这种情况本文提出了一种基于最大速率的自适应编码方案,即在低丢包率下采用基于ErasureCode算法的单向控制机制,并基于最大速率估计来调整编码策略,在传输报文间建立冗余校验,将丢失的数据包冗余恢复出来。3、随着传输速率的增加,丢包率快速增加,开始出现拥塞丢包,只采用纠删编码提高容错性并不能达到理想的效果,为了抵抗纠删编码对连续丢包现象恢复性能差的弊端,本文采用在纠删编码的基础上进行传输组之间的交织编码,即将出现的连续丢包离散的分布到不同的编码包组上,进一步提高纠删码的容错性能。4、在实际链路丢包环境和Gilbert网络丢包模型下,对上述两种单向控制策略进行测试,测试结果表明:该单向控制策略能够在不同速率的单向链路环境下进一步有效地降低丢包率,较好地提高单向传输的容错性,实现单向链路下数据传输的高可靠性。本文基于单向链路通信中丢包率与传输带宽之间的关系,提出了基于速率的单向冗余控制策略,该策略对如何保证单向链路通信的高可靠性提供了一种解决思路和方案,具有重要的理论意义和研究价值。

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