rudpはnodejsを実装します

ネットワーク通信の分野では、RUDP (Reliable UDP) は、UDP (User Datagram Protocol) プロトコルに基づく信頼性の高い伝送プロトコルです。 UDP プロトコルに基づいて、信頼性、フロー制御、輻輳制御などの機能が追加されており、データ送信の最も信頼できるシナリオの一部で重要な役割を果たすことができます。以下では、Node.js で RUDP プロトコルを実装する方法を紹介します。

1. RUDP の概要

インターネット通信において、UDP プロトコルは最も一般的に使用される伝送プロトコルの 1 つであり、シンプルで効率的です。ただし、UDPプロトコルはデータ伝送の信頼性を保証するものではなく、データ伝送中にパケットロスなどの問題が発生する可能性があります。これらの問題を解決するために、RUDP プロトコルが登場しました。

RUDP プロトコルに基づいたネットワーク通信システムを実装するには、次の特性が必要です:

1. 信頼性:

RUDP プロトコルは、データ パケットが確実に送信されることを保証します。パケット損失や再送信などを回避するために、宛先に完全かつ正確に送信できます。

2. フロー制御:

フロー制御は、データ パケットの送信者が大量のデータを送信してネットワークの輻輳を引き起こすのを防ぐことができます。

3. 輻輳制御:

輻輳制御により、ネットワークの安定性を確保し、ネットワークの輻輳を回避し、ネットワークの流暢性を維持できます。

2. RUDP の実装

Node.js では、dgram モジュールを使用して RUDP プロトコルを実装できます。まず、RUDP インスタンスを定義し、送信者と受信者の IP アドレスとポート番号を指定する必要があります。

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 });

上記のコードでは、dgram.createSocket メソッドを使用して UDP ソケットを作成し、次にRUDP クラスを使用して RUDP インスタンスを初期化し、インスタンスに対応する送信者または受信者の情報を指定します。

次に、RUDP プロトコルの 3 つの特性、信頼性、フロー制御、輻輳制御を実装する必要があります。

1. 信頼性

RUDP プロトコルの信頼性により、確認および再送信メカニズムを通じてデータ送信の品質が保証されます。 RUDP 実装では、受信者によって送信された確認メッセージをリッスンする必要があります。受信者がパケットを正常に受信すると、確認メッセージが自動的に送信されます。

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

送信側のバッファでは、送信パケットを保存し、送信キューに格納する必要があります。送信者は定期的に送信キューからデータ パケットを取得して送信し、受信者からの確認情報を待ちます。

// 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. フロー制御

フロー制御により、データ パケットの送信者が大量のデータを送信してネットワークの輻輳を引き起こさないようにすることができます。 RUDP 実装では、フロー制御を実現するために、送信者と受信者の間で通信制御アルゴリズムを利用する必要があります。

まず、送信ウィンドウと受信ウィンドウのサイズを定義する必要があります。送信ウィンドウと受信ウィンドウはそれぞれ、送信者と受信者がいつでも処理できるデータ パケットの数を表します。

// 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 };

データ パケットを受信者に送信する前に、送信者は送信ウィンドウのサイズが制限を超えているかどうかを確認する必要があります。送信ウィンドウ サイズが制限を超えると、パケットを送信できません。

// 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
    }
  }
});

データ パケットを受信する前に、受信側は受信ウィンドウにデータ パケットを保存するのに十分なスペースがあるかどうかを確認する必要があります。受信ウィンドウにパケットを保存するのに十分なスペースがない場合、パケットは受信できません。

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. 輻輳制御

輻輳制御により、ネットワークの安定性を確保し、ネットワークのスムーズさを維持できます。 RUDP 実装では、輻輳制御アルゴリズムを使用して輻輳制御を実装できます。

輻輳制御アルゴリズムは、次の 2 つのフェーズに大別されます。

スロー スタート フェーズ: スロー スタート フェーズでは、送信側がデータ パケットの送信に成功するたびに、輻輳のサイズが増加します。ウィンドウは最大値に達するまで 2 倍になります。

輻輳回避フェーズ: 輻輳回避フェーズでは、送信者は輻輳ウィンドウ サイズの増加を、往復サイクルあたり 1 パケットのみに減速します。

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;
}

実装が完了したら、次のコマンドで RUDP インスタンスを開始できます。

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

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

上記は、Node.js で RUDP プロトコルを実装する方法です。 RUDP の実装を学び理解することで、ネットワーク通信における RUDP の応用をより簡単に習得でき、それによって信頼性の高いデータ伝送を実現できます。

以上がrudpはnodejsを実装しますの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。