[发明专利]一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法

说明书

技术领域

本发明属于网络流量控制领域，特别是涉及一种宽带接入网络的流量管理与用户行为控制系统。

技术背景

目前普遍的宽带接入服务器均具备限制用户带宽、限制并发连接数等功能，但目前绝大部分技术方式均是定值管理，即设置某接入用户的最大带宽、最大并发连接数等。这类流量管理方法虽然比较简单，但缺乏灵活控制网络资源使用的能力。

针对用户的带宽控制部分，高旸等提出了一种基于Linux下TC模块的分类队列标准，将一定范围内不同的网络使用成员按不同的流量控制策略方式进行流控管理，但成员间的带宽不能相互共享。扩展令牌桶排队算法提出了为内网每个IP分配独立的令牌桶控制带宽，消除了TBF共享带宽的缺点但无法解决空闲链路的带宽浪费问题。基于优先级的队列机制(CBQ)为每个优先级设置一个单独的队列并为其分配一个可用的带宽。假如高优先级队列一直以某一特定速率(高于设定的阈值)传输数据包，那么即使它的带宽有剩余，也不会借给低优先级队列使用，从而造成系统资源的浪费。

在网络通信中，一般限制单个用户的网络资源办法是限制链路带宽，但随着P2P应用的广泛应用，为获取更多的网络资源，单个IP的P2P应用会产生数百个并发连接，导致引起严重的网络拥塞。P2P业务流量的识别目前国内外学者提出了多种识别方法，但一般的P2P业务流量识别方法很难完全对日新月异的P2P特征进行识别。

P2P软件在搜索可用资源过程中总是会产生大量的连接，受对等点的不稳定性因素影响，产生大量的无效连接请求，在大规模园区网中大量的P2P无效连接会挤占有限的网络资源，对传统网络应用形成冲击。目前一般的网络管理方法是对每个用户进行连接数限制，以控制P2P应用占用过多的资源。目前在Linux系统下较流行一种基于Netfilter的连接限制方法对P2P连接数进行控制，但简单地设置一个连接数限制的定值显然已不适合日趋丰富的网络应用发展，如何设置一个合理的连接数限制阈值，属于起控点控制方法，在实际工程应用中备受关注。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供实现宽带网络用户接入系统的用户带宽、用户并发连接数等网络资源的动态调节功能的宽带网络接入方法。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法，包括如下操作：

操作1：采用动态令牌分配方法把空闲接入链路中多余的令牌动态地分配到非P2P应用的繁忙接入链路中；

操作2：采用并发连接数阈值动态调节方法根据接入链路的并发连接数变化特征，设定一个最优化的连接数阈值，利用该连接数阈值调节接入链路的并发连接数；

通过操作1和操作2的相互配合实现宽带网络的用户带宽和用户并发连接数的动态调节。

本发明的操作1基于DTBF+算法的动态令牌分配模块，采用链路应用行为偏好分类方法识别TCP、UDP两种模式的P2P流量，通过DTBF+算法实现各个接入链路之间的令牌可以互相借用，把空闲链路的令牌借给非P2P应用的繁忙链路使用。

操作1具体包括如下步骤：

1)根据P2P流量与连接的普遍特征，通过分析客户机P2P流量特征数据，可识别大部分的P2P行为，不受具体的协议特征限制。若第i条链路为P2P应用链路，一般外接IP数Pi大于10，最高能达到数百，第i条链路与每个外接IP数存在有效连接，且连接数极少，一般为1个；

2)基于TCP模式的P2P应用链路i的Pi与外接端口数Di的比值趋于1(lim Pi/Di＝1)以及第i条链路的Pi与其本地端口数Ni的比值趋于1(limPi/Ni＝1)这两个条件同时成立的时候，判定第i条链路为P2P应用。

3)基于UDP模式的P2P应用链路i的某端口的Pi和Di比值趋于1(limPi/Di＝1)的时候，判定第i条链路为P2P应用。

4)假设系统的总带宽为M，共有n个接入链路，它们依次排序为0，1，......，n-1，i链路预分配的带宽为M(i)，而令牌桶为B(i)，则令牌发放器按照速率M(i)向B(i)注入令牌，且有为了避免带宽的浪费并实现动态带宽分配，我们假设各个接入链路之间的令牌可以互相借用。对于所有的接入链路，令牌桶的初始值都是为它分配的带宽值，即B(i)＝M(i)，(i＝0，1，……，n-1)。然后，B(i)每秒增加M(i)次，每次增数为1。为了防止某个接入链路获得过多额外的令牌而总是以较高的速率发送，可限制借用的令牌数不能超过自身链路令牌桶可容纳令牌数的一半，即S(i)＝(M(i)-B(i))/2。