With the increasing popularity of smart homes, more and more devices need to connect to home networks. Traditional home networks mainly rely on centralized networking, where an excessive number of devices in the centralized topology can increase the pressure on the central router, potentially leading to decreased network performance metrics such as communication latency. To address the latency performance issues brought about by centralized networks, this paper proposes a new network system called DHNet, and designs an algorithm for clustering networking and communication based on vector routing. Communication within clusters in a simulated virtual environment achieves a latency of approximately 0.7 milliseconds. Furthermore, by directly using the first non-"lo" network card address of a device as the protocol's network layer address, the protocol avoids the several tens of milliseconds of access latency caused by DHCP. The integration of service discovery functionality into the network layer protocol is achieved through a combination of "server-initiated service push" and "client request + server reply" methods. Compared to traditional application-layer DNS passive service discovery, the average latency is reduced by over 50%. The PVH protocol is implemented in the user space using the Go programming language, with implementation details drawn from Google's gVisor project. The code has been ported from x86\_64 Linux computers to devices such as OpenWrt routers and Android smartphones. The PVH protocol can communicate through "tunnels" to provide IP compatibility, allowing existing applications based on TCP/IP to communicate using the PVH protocol without requiring modifications to their code.


翻译:随着智能家居的日益普及,越来越多设备需要接入家庭网络。传统家庭网络主要依赖集中式组网方式,集中式拓扑中设备数量过多会增加中央路由器的压力,可能导致通信延迟等网络性能指标下降。针对集中式网络带来的延迟性能问题,本文提出了一种名为DHNet的新型网络系统,并设计了一种基于矢量路由的聚类组网与通信算法。在模拟虚拟环境中,集群内通信延迟约为0.7毫秒。此外,通过直接将设备的首个非"lo"网络接口地址作为协议的网络层地址,该协议避免了由DHCP导致的数十毫秒接入延迟。采用"服务器主动推送服务"与"客户端请求+服务器应答"相结合的方式,将服务发现功能集成到网络层协议中。与传统应用层DNS被动服务发现相比,平均延迟降低超过50%。PVH协议使用Go编程语言在用户空间实现,实现细节借鉴了Google的gVisor项目。该代码已从x86_64 Linux计算机移植至OpenWrt路由器及Android智能手机等设备。PVH协议可通过"隧道"通信提供IP兼容性,使得基于TCP/IP的现有应用程序无需修改代码即可使用PVH协议进行通信。

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