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高性能移动直播场景下QUIC协议研究与应用

李志瑞  
【摘要】:随着互联网的发展和互联网应用类型的丰富,移动直播相关产业也在高速发展。移动直播这一特殊应用场景对网络传输性能要求极高,因此应用开发和调优都较为困难。QUIC协议是一个构建于UDP之上的应用层协议,在提供类似TCP的可靠传输的基础上,解决了TCP中由历史局限性造成的遗留问题,提高了传输性能。本论文在研究QUIC协议的基础上将其应用到移动直播领域,并针对该领域对QUIC协议进行优化,提升传输性能。本文首先分析了QUIC协议的结构、设计原理与主要特性的实现方式。然后将其应用到移动直播领域,解决该领域的一些特定问题,如实现主播房间浏览页面的并发加载、实现音视频数据的高效传输以及避免网络切换后的连接失效。在此基础上,针对移动直播开发中实际工程的应用场景,提出若干算法和解决方案优化QUIC协议,主要包括:(1)提出基于全局共享池的Server Config ID验证算法和基于共享池主动更新的Server Config ID冲突避免算法提高集群环境下0-RTT握手的成功率;(2)提出基于Connection ID的一致哈希调度算法和基于圆环范围映射的Connection ID选择算法提高连接平滑迁移的成功率;(3)替换默认的拥塞控制算法增强QUIC协议对带宽的抢占能力和对网络环境变化的适应能力。测试结果表明,与传统基于TCP的数据传输方案相比,论文改进的QUIC协议实现有较强的带宽抢占能力和对恶劣网络环境的适应能力,在主播房间浏览页面加载场景下的性能提升9.1%,在移动视频直播数据传输场景下的性能提升36.1%。


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