利用UDP協定改善遠距資料傳輸效率之研究

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姓名

歐富貴(Fu-Kuei Ou) 查詢紙本館藏

畢業系所

資訊管理學系在職專班

論文名稱

利用UDP協定改善遠距資料傳輸效率之研究
(Research on Improving the Efficiency of Long-distance Data Transmission Using UDP Protocol)

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摘要(中)

在數位化的時代，資料增長的速度遠超過頻寬增加的速度，數位資料要盡可能快速且可靠的流動到世界各地，這對每個致力於國際化的企業都至關重要，目前大多數的資料傳輸方式都是基於TCP通訊協定來實現，TCP固有其可靠傳輸的特性，也是網際網路中使用最廣泛的資料傳輸協定，但TCP在遠距傳輸的流量控制問題始終難以克服，一般的檔案傳輸協定如SMB、FTP、NFS、HTTPS等在面對長距離高延遲的網路環境下，其傳輸效率實在難以滿足企業的需求。本研究是針對數種基於UDP的檔案傳輸軟體，包含開源軟體的Tsunami、商業軟體的Synology公司Presto File Server以及Signiant公司的產品，比較它們在實際應用上架構的差異、優劣勢分析並實驗在不同距離下的傳輸效率，實驗結果確實比TCP傳輸要出色許多，案例公司在評估自身需求、軟體功能、特色及成本之後，最終採用Signiant解決方案，改善遠距檔案傳輸的效率、提升產能並節省管理人員工時。

摘要(英)

In the digital world, the rate of data growth far exceeds the rate of increase in bandwidth. Digital data must flow as quickly and reliably as possible to all parts of the world. This is very important for every company committed to internationalization. The data transmission methods are all based on the TCP communication protocol. TCP has its inherent characteristics of reliable transmission and is also the most widely used data transmission protocol on the Internet. However, the flow control problem of TCP in long-distance transmission is always difficult to overcome. File transfer protocol such as SMB, FTP, NFS, etc. Facing long-distance and high-latency network environments, their transmission efficiency is difficult to meet the needs of enterprises. This research is aimed at several UDP-based file transfer protocols, including Tsunami for open-source software, Presto File Server and Signiant. Compare their differences in practical application architecture, analyze their advantages and disadvantages, and experiment with different transmission efficiency under the distance is indeed much better than TCP transmission. After evaluating the requirements, software functions, features and costs, the case company finally adopted the Signiant solution to improve the efficiency of long-distance file transmission and save manpower.

關鍵字(中)

★ 傳輸協定
★ 遠距傳輸

關鍵字(英)

★ UDP

論文目次

目錄
第一章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 2
1.4 論文架構 2
第二章文獻探討 3
2.1 TCP與UDP傳輸協定 3
2.2 UDP （User Datagram Protocol） 3
2.3 TCP （Transmission Control Protocol） 5
2.3.1 TCP處理順序及封包遺失問題 7
2.3.2 流量控制 8
2.3.3 壅塞控制 9
2.4 TCP與UDP的分別 10
2.5 TCP對於遠距傳輸的缺陷 10
2.6 傳輸量與Mathis公式 12
第三章研究方法 14
3.1 個案公司介紹 14
3.2 個案公司對於遠距檔案傳輸的需求 15
3.3 基於TCP的檔案傳輸軟體比較 19
3.3.1 Secure File Transfer Protocol （SFTP） 19
3.3.2 Server Message Block （SMB） 21
3.4 基於UDP的檔案傳輸軟體比較 23
3.4.1 Tsunami UDP Protocol （Tsunami） 23
3.4.2 Signiant 25
3.4.3 Synology Presto File Server 26
第四章實驗 29
4.1 WANem 廣域網路模擬器 29
4.2 實驗環境架設 30
4.3 開源傳輸軟體安裝及設定 32
4.4 實驗一：WANem模擬網路的傳輸效能測試 34
4.5 實驗二：真實MPLS網路的傳輸效能比較 40
4.6 五款軟體效能綜合比較 49
第五章結論 52
5.1 結論 52
5.2 個案公司的效益 52
5.3 研究限制 53
參考文獻 54

圖目錄
圖2-1 User Datagram格式 3
圖2-2 DNS Query的UDP表頭範例 4
圖2-3 TCP資料段的格式 6
圖2-4 HTTP的TCP表頭範例 7
圖2-5 滑動視窗解說 8
圖2-6 壅塞窗口因封包遺失而急遽減少 11
圖2-7 TCP壅塞窗口震盪情況 12
圖2-8 在不同RTT與Packet Loss的流量比較 13
圖3-1 個案公司近年營收表現 14
圖3-2 個案公司近年EPS 15
圖3-3 FTP資料傳輸方式 20
圖3-4 SFTP加密傳輸流程 21
圖3-5 Tsunami架構 24
圖3-6 Signiant Manager & Agent架構 26
圖3-7 Presto File Server的傳輸機制 27
圖4-1 WANem IP設定 29
圖4-2 VMware 網路設定 30
圖4-3實驗一網路架構 31
圖4-4 WANem Basic Mode 32
圖4-5 WANem Advanced Mode 36
圖4-6 三款軟體總結比較 39
圖4-7 實驗二網路架構 40
圖4-8 Presto File Server 安裝 41
圖4-9 Presto Client下載頁面 41
圖4-10 Synology Presto Automator Icon 42
圖4-11 Synology Presto Automator 主畫面 42
圖4-12 Create Task畫面 43
圖4-13 SSL提醒訊息 43
圖4-14 設定檔案傳輸的來源及目的路徑 44
圖4-15 設定任務排程 44
圖4-16 設定檔案傳輸 45
圖4-17 傳輸流量設定 45
圖4-18 Signiant基本設定 46
圖4-19 Signiant進階設定1 47
圖4-20 Signiant進階設定2 47
圖4-21 Signiant進階設定3 48
圖4-22五款軟體在MPLS下的傳輸效能比較 50
圖4-23 WANem模擬與MPLS網路之效能比較 51

表目錄
表3-1 SMB歷代版本 22
表3-2各軟體評比 28
表4-1網際網路延遲與封包遺失率 35
表4-2 MPLS延遲與封包遺失率 35
表4-3 SFTP完成時間比較 36
表4-4 SMB完成時間比較 37
表4-5 Tsunami完成時間比較 38
表4-6 Presto FS在MPLS上運行的效能 46
表4-7 Signiant在MPLS上運行的效能 48
表4-8 Tsunami, SFTP, SMB在MPLS上運行的效能 49
表5-2 節省檔案傳輸完成時間 52
表5-3 節省人時 53

參考文獻

中文文獻
1. 徐丞劭（2014）, 可靠UDP傳輸之研究與實作，國立台北科技大學電機工程研究所，碩士論文。
2. 游進立（2019），TCP與UDP協同傳輸機制於無人載具的即時視訊之應用，勤益科技大學資訊工程研究所，碩士論文。
3. 葉信延（2012），適用於不穩定無線網路下具高輸出效率之UDP可靠檔案傳輸機制，國立清華大學資訊系統與應用研究所，碩士論文。
4. 竹下隆史（2017），圖解TCP/IP網路通信協定，台北：碁峰資訊。
5. 劉超（2020），Internet Protocol 網路協定全書，台北：深智數位

英文文獻
1. Meiss, M.R. (2007), Tsunami: A High-Speed Rate-Controlled Protocol for File Transfer, Indiana University.
2. Gu, Y. (2005), UDT: A High Performance Data Transport Protocol, University of Illinois at Chicago.
3. Mahdavi, J. (1997), “The macroscopic behavior of the TCP congestion avoidance algorithm,” Computer Communication Review, 27 (3), 67-82.
4. Comer, D.E. (2015), Computer Networks and Internets Six Edition, Pearson Education Inc.
5. Grigorik, I. (2013), High Performance Browser Networking, O’Reilly.
6. Postel, J. (1981), Transmission Control Protocol, IETF RFC 793.

網頁文獻
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2. Wagner, J (2019) Tsunami UDP Protocol. Retrieved: 19 May 2020 http://tsunami-udp.sourceforge.net/
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4. UFTP – Encrypted UDP based FTP with multicast. (2020), Retrieved: 19 May 2020 http://uftp-multicast.sourceforge.net/
5. IONOS SMB (Server Message Block): definitions, tasks and applications. (2020) , Retrieved: 26 Feb. 2021 https://www.ionos.com/digitalguide/server/know-how/server-message-block-smb/
6. Synology Presto File Server (2017), Retrieved:14 April 2021 https://www.synology.com/zh-tw/dsm/feature/presto
7. Signiant Control and Visibility (2020), Retrieved: 14 April 2021 https://www.signiant.com/technology/control-visibility/
8. WANem The Wide Area Network Emulator (2014), Retrieved: 20 April 2020 http://wanem.sourceforge.net/
9. IBM (2020) Aspera File Transfer Calculator, Retrieved: 23 April 2021 https://www.ibm.com/aspera/file-transfer-calculator/
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11. The Myth of The 100% Cloud World (2020), Retrieved: 1st May 2021 https://assets.ext.hpe.com/is/content/hpedam/a00099839enw
12. Service Level Agreement (SLA) ATT. (N.D.), Retrieved: 8 May 2021 https://ebiznet.sbc.com/calnetinfoii/uploads/final_sla_msa1_rev0109.pdf
13. Yahoo Finance Garmin Income Statement (2021), Retrieved: 8 May 2021
https://finance.yahoo.com/quote/GRMN/financials?p=GRMN

指導教授

林熙禎(Shi-Jen Lin)

審核日期

2021-7-13

推文