Rudp implementiert NodeJS

Im Bereich der Netzwerkkommunikation ist RUDP (Reliable UDP) ein zuverlässiges Übertragungsprotokoll, das auf dem UDP-Protokoll (User Datagram Protocol) basiert. Basierend auf dem UDP-Protokoll fügt es Funktionen wie Zuverlässigkeit, Flusskontrolle und Überlastungskontrolle hinzu, sodass es in einigen der vertrauenswürdigsten Szenarien für die Datenübertragung eine wichtige Rolle spielen kann. Im Folgenden stellen wir vor, wie das RUDP-Protokoll in Node.js implementiert wird.

1. Übersicht über RUDP

In der Internetkommunikation ist das UDP-Protokoll eines der am häufigsten verwendeten Übertragungsprotokolle. Das UDP-Protokoll garantiert jedoch nicht die Zuverlässigkeit der Datenübertragung und es können Probleme wie Paketverluste bei der Datenübertragung auftreten. Um diese Probleme zu lösen, wurde das RUDP-Protokoll ins Leben gerufen.

Um ein Netzwerkkommunikationssystem basierend auf dem RUDP-Protokoll zu implementieren, müssen Sie über die folgenden Eigenschaften verfügen:

1. Zuverlässigkeit:

Das RUDP-Protokoll kann sicherstellen, dass Datenpakete vollständig und korrekt an das Ziel übertragen werden können, wodurch Paketverluste vermieden werden. Neuübertragung usw. .

2. Flusskontrolle:

Flusskontrolle kann verhindern, dass der Absender des Datenpakets zu viele Daten überträgt, was zu einer Überlastung des Netzwerks führen kann.

3. Überlastungskontrolle:

Überlastungskontrolle kann die Stabilität des Netzwerks sicherstellen, Netzwerküberlastungen vermeiden und die Netzwerkflüssigkeit aufrechterhalten.

2. RUDP-Implementierung

In Node.js können Sie das dgram-Modul verwenden, um das RUDP-Protokoll zu implementieren. Zuerst müssen wir eine RUDP-Instanz definieren und die IP-Adresse und Portnummer des Senders und Empfängers angeben:

const dgram = require('dgram');
const RUDP = require('rudp');

const client = dgram.createSocket('udp4');
const server = dgram.createSocket('udp4');

const rudpClient = new RUDP(client, { remoteAddress: '127.0.0.1', remotePort: 5000 });
const rudpServer = new RUDP(server, { localAddress: '127.0.0.1', localPort: 5000 });

Im obigen Code verwenden wir die Methode dgram.createSocket, um einen UDP-Socket zu erstellen und ihn dann mit RUDP zu initialisieren Klasse Eine RUDP-Instanz, die die der Instanz entsprechenden Sender- oder Empfängerinformationen angibt.

Als nächstes müssen wir die drei Merkmale des RUDP-Protokolls implementieren: Zuverlässigkeit, Flusskontrolle und Überlastungskontrolle.

1. Zuverlässigkeit

Die Zuverlässigkeit des RUDP-Protokolls gewährleistet die Qualität der Datenübertragung durch den Bestätigungs- und Neuübertragungsmechanismus. In der RUDP-Implementierung müssen wir auf die vom Empfänger gesendete Bestätigungsnachricht warten. Sobald der Empfänger das Paket erfolgreich empfängt, wird automatisch eine Bestätigungsnachricht gesendet.

rudpServer.on('message', (data, rinfo) => {
  // 处理接收到的数据包
  // 发送确认信息
  rudpServer.sendAck(rinfo, seq);
});

Im eigenen Puffer des Absenders muss das gesendete Paket gespeichert und in der Sendewarteschlange abgelegt werden. Der Absender ruft regelmäßig Datenpakete aus der Sendewarteschlange ab, sendet sie und wartet auf Bestätigungsinformationen vom Empfänger.

// 发送数据包
rudpClient.send(data, (err) => {
  if (err) {
    console.log('Send error:', err.message);
  } else {
    // 数据包放入发送队列
    // 等待确认
  }
});

// 接收确认信息
rudpClient.on('ack', (ack) => {
  // 从发送队列中删除该数据包
});

2. Flusskontrolle

Flusskontrolle kann sicherstellen, dass der Absender des Datenpakets nicht zu viele Daten sendet, was zu einer Überlastung des Netzwerks führen kann. Bei der RUDP-Implementierung müssen wir den Kommunikationssteuerungsalgorithmus zwischen Sender und Empfänger nutzen, um eine Flusskontrolle zu erreichen.

Zuerst müssen wir die Größe des Sendefensters und des Empfangsfensters definieren. Das Sendefenster bzw. das Empfangsfenster stellen die Anzahl der Datenpakete dar, die Sender und Empfänger jederzeit verarbeiten können.

// 发送窗口的大小
const MAX_WINDOW_SIZE = 1024 * 1024; // 1MB

// 数据包大小
const PACKET_SIZE = 1024; // 1KB

// 发送窗口
let sendWindow = { base: 0, nextSeqnum: 0, maxSeqnum: 0, size: MAX_WINDOW_SIZE / PACKET_SIZE };

// 接收窗口
let recvWindow = { base: 0, maxSeqnum: 0, size: MAX_WINDOW_SIZE / PACKET_SIZE };

Der Absender muss prüfen, ob die Größe des Sendefensters den Grenzwert überschreitet, bevor er ein Datenpaket an den Empfänger sendet. Wenn die Größe des Sendefensters den Grenzwert überschreitet, kann das Paket nicht gesendet werden.

// 发送数据包
rudpClient.send(data, (err) => {
  if (err) {
    console.log('Send error:', err.message);
  } else {
    // 数据包放入发送队列
    if (sendWindow.nextSeqnum < sendWindow.base + sendWindow.size) {
      // 发送窗口大小未超限，可以发送数据包
    } else {
      // 发送窗口大小已超限，等待下一个时钟周期
    }
  }
});

Vor dem Empfang des Datenpakets muss der Empfänger prüfen, ob im Empfangsfenster genügend Platz zum Speichern des Datenpakets vorhanden ist. Wenn das Empfangsfenster nicht über genügend Platz zum Speichern des Pakets verfügt, kann das Paket nicht empfangen werden.

rudpServer.on('message', (data, rinfo) => {
  if (recvWindow.maxSeqnum - recvWindow.base < recvWindow.size) {
    // 接收窗口大小有空间，可以接收数据包
  } else {
    // 接收窗口大小已满，等待下一个时钟周期
  }
});

3. Überlastungskontrolle

Überlastungskontrolle kann die Stabilität des Netzwerks sicherstellen und die reibungslose Funktion des Netzwerks aufrechterhalten. In einer RUDP-Implementierung kann die Überlastungskontrolle mithilfe von Algorithmen zur Überlastungskontrolle implementiert werden.

Der Überlastungskontrollalgorithmus ist grob in die folgenden zwei Phasen unterteilt:

Langsame Startphase: In der langsamen Startphase verdoppelt der Absender jedes Mal, wenn er ein Paket erfolgreich sendet, die Größe des Überlastungsfensters, bis es den Maximalwert erreicht .

Überlastungsvermeidungsphase: Während der Überlastungsvermeidungsphase verlangsamt der Absender den Anstieg der Überlastungsfenstergröße auf nur ein Paket pro Umlaufzyklus.

const cwnd = { ssthresh: MAX_WINDOW_SIZE / PACKET_SIZE, size: PACKET_SIZE };

// 慢启动阶段
while (cwnd.size < cwnd.ssthresh) {
  // 发送数据包并等待确认
  cwnd.size += PACKET_SIZE;
}

// 拥塞避免阶段
while (true) {
  for (let i = 0; i < cwnd.size / PACKET_SIZE; i++) {
    // 发送数据包并等待确认
  }
  cwnd.size += PACKET_SIZE / cwnd.size;
}

Nachdem die Implementierung abgeschlossen ist, können wir die RUDP-Instanz über den folgenden Befehl starten:

rudpServer.bind(5000, () => {
  console.log('Server started...');
});

rudpClient.connect(() => {
  console.log('Client started...');
});

Oben wird beschrieben, wie das RUDP-Protokoll in Node.js implementiert wird. Durch das Erlernen und Verstehen der Implementierung von RUDP können wir seine Anwendung in der Netzwerkkommunikation leichter beherrschen und so eine zuverlässige Datenübertragung erreichen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonRudp implementiert NodeJS. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!