随着信息科技的高速发展,互联网及基于互联网的应用服务已经融入到了我们生活的每个角落,Web搜索、社交网络、广告/推荐系统及自动驾驶等交互式应用对于实时性有着较高要求。数据中心作为大多数互联网应用运营的基石,良好的数据中心网络传输性能对于提升整体服务质量至关重要。目前,基于丢包机制的TCP协议是现有数据中心网络中采用最普遍的传输协议。由于数据中心在数据流量、网络拓扑、通信模式等多方面有着较为独特的特点,仅支持公平共享的TCP协议因为无法对不同大小和紧急程度数据流的优先级做到有效区分,最终导致数据流平均完成时间长,延时敏感的数据流错过时限等诸多状况。针对以上问题,本文在传输层对于流级别的网络传输进行了优化,主要研究内容及贡献如下:在私有云和混合云数据中心场景下,提出了依据数据流紧迫程度和数据量大小信息定义数据流优先级的混合流低延时传输方案(DLSTCP)。数据中心内承载着各类各样的应用,对于私有云,通常数据流特征可以分为有显式截止时限的小流和对时限不敏感的大流。混合云在私有云的基础上会额外有一些未显式告知截止时限的小流。当网络发生拥塞时,若将有时限的小流和对时限不敏感的大流同等对待,公平的调整拥塞窗口,则小流会经历较长排队时延,现有的传输控制协议同样没有对数据流的紧迫性做出有效区分,最终导致数据流在平均传输时间以及错过截止时限的比例均处于较高水平。DLSTCP依据数据流的紧迫程度和数据量大小信息定义数据流的优先级。当网络发生拥塞时,根据数据流的优先级和网络拥塞程度动态调整数据流的拥塞窗口,本协议采用分布式的方法部署于数据中心。经验证,DLSTCP可以有效改善平均等待时延和整体错失截止时限的比例。在公有云数据中心场景下,提出了依据数据流已发送时长和已发送数据量定义数据流优先级的低延时传输方案(FIATCP)。大小不一、有无显式截止期限的各类数据流大量存在于数据中心网络,现有的大多数传输方案基于数据流的大小、截止期限等显式告知的信息定义数据流优先级。然而,公有云数据中心所负载的租户及应用类型非常复杂,预先得知各个应用的数据流大小和时限等信息是困难的。为此,FIATCP依据数据流的已发送时长和已发送数据量大小定义数据流的优先级。当发生网络拥塞时,本算法根据数据流的优先级,对各自数据流的拥塞窗口进行不同幅度的动态调节。本协议采用分布式的方法部署于数据中心,对硬件设施无任何额外需求,并且可以和现有协议较好共存。实验验证表明,在无需预先获取数据流任何信息的前提下,FIATCP可以在低时延和错过时限比例这两项指标实现有效优化。