[发明专利]多类别数据传输

说明书

技术领域

本发明涉及通过网络从发送机向接收机转发数据的方法和装置。

当网络可能无法提供期望的服务质量(QoS)时，例如在网络拥塞增加期间或当发生网络故障时，可采用本发明的优选实施方式在现有的QoS机制的基础上实现网络QoS机制，以传输保证的QoS。

发明背景和现有技术

首先介绍一些基本概念，以帮助理解进一步提出的机制。

数据包

数据网络通常将其携带的数据分成称为数据包的小单元。端点间的实际通信由各种通信协议控制。通常，通过例如因特网的网络携带数据所需的各个通信协议，需要添加包括使得能够在端主机(通常是源主机和目标主机)之间交换数据所需的任何信息的报头。与因特网相关地，最常见的数据包类型之一包括有效载荷，有效载荷包括的数据由在源端运行的应用生成、由确保数据的可靠传送的传输控制协议(TCP)报头进行封装、再由能确保数据到达预期目标主机的因特网协议(IP)报头进行封装。TCP报头包括唯一的序列号(使得数据在目的地得以重建)，而IP报头包括源主机和目标主机的IP地址。

多路径传输

分组网的最初设计目的之一是，确保对于已经分割为数据包的数据而言，各数据包在网络中采用的路径并非是关键的，且不必都相同；不管这些问题，最初的消息应该能够在接收机处(或对于接收机)通过以正确的顺序重新组合数据包而重建。然而，在当前所实现的因特网中，流中的数据包通常都沿着同一路径，除非出现了问题(例如节点故障等)。在网络中存在的多个路径因此主要作为一种回弹机制。关于向TCP添加多路径支持，当前已经进行了研究。正如稍后讨论的，已经提出了各种版本的多路径传输控制协议，例如下述的：MPTCP、mTCP、pTCP。

区分服务(以及集成服务)

区分服务(该术语指的是“差异化服务”的概念)是用于流量管理的粗粒度的、基于类的机制。相反的，集成服务(“集成化服务”)是细粒度的、基于流的机制。

区分服务基于流量分类原则运行，其中各个数据包被放入有限数量的流量类别中，而不是基于个别流的需要来区分网络流量。网络中的各个路由器被配置为基于其流量类别来区分流量。可以差别地管理各个流量类别，确保优先处理穿过网络的较高优先级的流量。

区分服务模型并未包括关于何种类型流量应该给予优先处理的预先判断；可以由网络运营商做出这样的判断。区分服务只是提供了架构，使得能够分类和区别化处理。区分服务推荐了标准化的流量类别集(如下讨论的)，以使得不同网络和不同供应商的设备之间的互操作性更简化。

区分服务依赖于对属于特定类别的数据包进行分类和标记的机制。可识别区分服务的路由器实现了每跳行为(PHB)，其限定了与特定流量类别相关的数据包转发属性。可限定不同的PHB来提供例如低损耗、低延时转发属性或“尽最大努力”转发属性。属于同一类别的流过特定路由器的所有流量称为行为集合(BA)。

然而实际上，大多数网络使用如下通常定义的每跳行为：

-“默认PHB”-这通常是“尽最大努力(best-effort)”流量。

-“加速转发(EF)”PHB-一般专用于低损耗、低延时流量。

-“保证转发(AF)”PHB-这确保了在特定情形下的传送。

-“类别选择器”PHB-定义该“类别选择器”PHB来保持与IP优先级字段的后向兼容。

TCP带宽检测和拥塞控制

标准TCP(称为TCP Reno)使用基于损耗的拥塞控制。流开始并试图增加其发送速率，直到发生损耗事件；此时其降低发送速率。TCP允许两个阶段：

-“慢启动”；以及

-“拥塞避免”。

TCP流从“慢启动”(也称作“指数增长”阶段)开始。在这个阶段，每次从接收机接收到确认，TCP拥塞窗口就增大。窗口的大小根据确认的片段(其中每个片段可以是一个数据包或多个数据包)的数量而增大。直到注意到针对某个片段还没有接收到确认或者直到达到预定的阈值为止。如果发生损耗事件，TCP假定这是由于网络拥塞——然后采取步骤以减少网络上提供的负载。

一旦已经发生损耗事件或已经达到阈值，TCP进入“拥塞避免”(或“线性增长”)阶段。此时，TCP拥塞窗口针对每个往返时间(RTT)增加一个片段，直到发生损耗事件为止。

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