97国际云桌面EST协议之RUTP传输手艺

团结云桌面场景剖析，97国际提出了一个新的传输协议，叫做RUTP协议，即基于UDP的可靠用户层传输协议。该协议能一定水平上解决网络丢包引发的使用卡顿问题。

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宣布时间：2020-04-10
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我想谈论

作者：97国际云桌面产品事业部EST手艺组

前言

摘要
97国际云桌面EST协议，最早只适用于局域网。为了能知足远程办公，即跨广域网的办公需求，就要支持上更切合弱网络实时传输要求的UDP传输协议（原来版本只支持TCP协议）。
团结云桌面场景剖析，我们提出了一个新的传输协议，叫做RUTP协议，即基于UDP的可靠用户层传输协议。该协议能一定水平上解决网络丢包引发的使用卡顿问题。

要害字
UDP、RUTP、用户空间、EST、TCP。

术语清单

缩略语/术语	说明
UDP	User Datagram Protocol，一种无需建设毗连就可以发送封装的 IP 数据包的协议
RUTP	Reliable User Transportation Protocol，基于UDP可靠用户层传输协议
用户空间	用户程序的运行空间，用户的程序瓦解了，内核也不受影响
EST	Enhanced Stream Transmission，增强的桌面撒播输协议
TCP	Transmission Control Protocol，是一种面向毗连的、可靠的、基于字节约的传输层通讯协议
弱网络	网络保存一定的丢包、延迟、颤抖的网络，称为弱网络。这里把弱网络界说为：丢包率>0.1% 或延迟>20ms 或颤抖>5ms的网络称为弱网络

1 概述

随着网络的生长，广域网带宽越来越大，云桌面在广域网中使用成为可能，可是相比局域网，广域网保存更高延时、更高丢包的特点，导致云桌面体验不佳。为了改善云桌面在广域网中体验不佳的问题，我们需要优化云桌面协议中的可靠传输协议特征，使其能尽可能地顺应高延时、高丢包的广域网远程实时传输要求。
古板的可靠传输协议一样平常都使用TCP，TCP实现在内核层，若是要优化它，需要凭证差别的操作系统去优化TCP内核�？�。优化TCP内核�？椋邮忠丈侠此的讯却笄胰菀壮鑫侍猓蛘咚党隽宋侍饪赡苤苯拥贾抡鱿低惩呓猓砺凵鲜强尚械�。那么，我们再从安排情形来思量，云桌面协议的传输子�？椋ù淇突Ф俗幽？楹痛浞穸俗幽？椋罢咭谎匠Ｗ魑喜阌τ萌砑才旁诓畋鸬闹斩俗氨干希笳咭谎匠０才旁诜穸松�。假设纵然后者的服务端操作系统可控可改，前者关于差别终端装备操作系统来说，基本也是不允许去改动的，或者说一大部分是闭源的。综上所述，要基于现有的TCP手艺去做优化，可行性低。
在实时数据传输这块，UDP除了在传输特征上相比TCP更具有优势外，也能刷新成知足云桌面协议安排要求——应用层上的传输优化，以抵达便捷安排的目的。
综合以上因素，我们基于UDP提出了适配云桌面的可靠的应用层传输协议，称为RUTP协议。

2 手艺先容

2.1 广域网实时传输主要看法
这里先容在广域网下要实现桌面协议实时传输的几个看法。

2.1.1   广域网网络特征
广域网（Wide Area Network，缩写为 WAN），又称外网、公网。是毗连差别地区局域网或城域网盘算机通讯的远程网。通�？缃雍艽蟮奈锢砉婺＃值墓婺４蛹腹锏郊甘锷踔恋郊盖Ч铮芘喔龅厍⒍蓟岷凸遥蚝峥缂父鲋薏⒛芴峁┰毒嗬胪ㄑ叮纬晒市缘脑冻掏�。广域网有如下特点：
1)   广域网相对局域网来说，带宽相对较�。渌俾实托矶啵缇钟蛲诙说蕉说拇砘究梢园茉诎僬咨踔粮叩乃俾�；另外，一样平常事情单位的出口带宽容量有限，思量多并发要求，以是分摊到小我私家的带宽容量也相对较小。
2)   广域网延时大，从几毫秒到几百毫秒不等且会保存延迟颤抖，而局域网延时大部分情形都小于1ms；
3)   广域网凭证链路情形一样平常会有差别水平的丢包（如0.5%~5%，5%~30%都有可能，且保存丢包颤抖），而局域网大部分情形不会泛起丢包。

2.1.2 可靠传输
可靠传输，就是接纳一系列手艺来包管信息在发送方和吸收方准确、准确的传输。TCP为了包管报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也包管了传送到吸收端实体的包的顺次吸收。然后吸收端实体对已乐成收到的字节发回一个响应简直认（ACK）。若是发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据（假设丧失了）将会被重传。

2.1.3   UDP协议特征
UDP 是User Datagram Protocol的简称，提供面向事务的简朴不可靠信息传送服务，IETF RFC 768 是UDP的正式规范。UDP报文没有可靠性包管、顺序包管和流量控制字段等，可靠性较差。UDP具有如下特征：
1)   UDP包头只有8个字节，相关于TCP的20个字节信息包的特殊开销很�。荽湫矢�；
2)   吞吐量不受拥塞控制算法的调理，只受应用软件天生数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制；
3)   UDP是一个非毗连的协议，传输数据之前源端和终端不建设毗连，当它想传送时就简朴地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上，从而延时较TCP小。
UDP的这些特征，使得我们要在应用层去控制和刷新它以越发适配远程桌面传输场景提供了可能。
大部分应用厂商想要去适配广域网实时传输场景的，也基本是基于UDP来举行刷新。

2.1.4 拥塞控制算法
拥塞征象是指抵达通讯子网中某一部分的分组数目过多，使得该部分网络来缺乏处置惩罚，以致引起这部分以致整个网络性能下降的征象，严重时甚至会导致网络通讯营业陷入停留即泛起死锁征象。拥塞控制算法，即接纳不错的战略（或者方法）镌汰或者阻止拥塞征象的爆发，如CUBIC、BBR拥塞算法等。

2.1.5 清静传输
为了�；っ舾惺菰诖屠讨械那寰玻⑺投硕悦舾惺菥傩屑用埽用芎笤倬傩写洌斩宋盏绞莺笠傩薪饷芎蟛呕袢〉绞�。现在主要使用SSL（Security Socket Layer）加密机制来包管数据清静。这也基本是业界的一个做法。

2.2 EST-RUTP协议先容
RUTP（Reliable User Transportation Protocol）基于UDP底层网络传输协议为基�。迪掷嗨芓CP协议数据重传，实现可靠传输，团结桌面营业特征，引入较为先进的拥塞控制算法，实现高效传输，详细实现如下图所示：

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RUTP传输协议对拥塞控制算法做了刷新，使得数据重传更快，延时更�。岣吡舜湫�。该算法不再基于丢包判断并且也不再使用线性增乘性减战略来维护拥塞窗口，而是划分采样预计极大带宽和极小延时，并用二者乘积作为发送窗口，并且引入一些机制限制数据发送速率来降低攻击。
简朴来说可将网络链路比喻成水管，若是我们希望尽可能地使用网络传输数据，要领就是给水管注水，水管的容积 = 水管粗细 × 水管长度。以前的拥塞算法是一直往水管中充水，水管爆了，充水量立马下降到原来一半，而RUTP拥塞算法是周期性探测水管容量，凭证水管容量平稳发送数据，只管不导致水管爆了。

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同时，RUTP协议也支持SSL加密传输，可由管理层自动设置是否启用。

3 97国际RUTP手艺特点

3.1   RUTP手艺特点
RUTP协议具有如下手艺特点：
1)   引入基于桌面营业特点的拥塞控制算法，相同场景下延时较原先TCP更�。湫矢�；
2)   支持毗连迁徙，移动端使用时经�；嵊型缜谢唬赜赥CP，切换网络时桌面毗连会断开，影响用户体验，关于RUTP，网络切换时桌面毗连不会断，不影响用户体验；
3)   协议支持“丢包率<=1%，延时<=50ms，颤抖<=10ms”的场景，原来的TCP只能支持“丢包率<=0.1%，延时<=20ms，颤抖<=5ms”的场景。虽然，当丢包率更大时，部分体验会有所降低；
4)   RUTP协议是用户空间协议，出问题可快速定位且不会影响其他用户。

4 限制信息

4.1 RUTP协议限制信息
关于RUTP协议现在只支持“丢包率<=1%，延时<=50ms，颤抖<=10ms”的场景。当用户网络在“丢包率为1%，延时为50ms左右，颤抖为10ms”时，桌面基本可用，但流通度上较“丢包率为0.5%，延时为30ms”时会差一些。因此需要明确客户所使用的详细营业对桌面要求举行评估。

5 竣事语

97国际云桌面EST协议之RUTP传输手艺优化使云桌面适配更多的场景，包管桌面显示质量和显示流通度。

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