[发明专利]一种转发和控制分离系统中拥塞控制的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种转发和控制分离系统中拥塞控制的实现方法。

背景技术

过去一直以来，人们总是为特定业务构建特定网络，又为融合新兴业务不断改造网络，这使得网络的基础能力和用户业务需求之间总是存在一条难以逾越的鸿沟。究其主要原因：其一网络是刚性的，改造只能依靠升级和扩展，无法实现面向新业务的重构；其二网络节点（如路由器/交换机/网关等）是封闭的，节点的升级和扩展只能由原制造商实施，无法实现面向新业务的运营商级别的开放。

针对上述问题，为了摆脱传统网络设备体系结构的束缚，2003年IETF成立了ForCES（Forwarding and Control Element Separation, 转发和控制件分离）工作组，专门研究开放架构的新一代网络设备的体系结构。

ForCES技术的关键点是网络节点设备在结构上实现转发面和控制面分离，同时转发面内部资源实现虚拟化、模块化、标准化，进而实现柔性的开放可重构，这些特征使得网络运营者可以搭积木的方式重组功能模块，进而定制实现各种新业务。以上这些技术特点，使得ForCES架构成为实现新型网络服务应用如三网融合、云计算等的网络节点设备重要技术架构。

如图1所示，一个满足ForCES标准的网络设备内有至少一个（或多个，用于冗余备份）控制件（Control Element, CE）和多达几百个转发件（Forwarding Element, FE）。CE和FE间的通信通过ForCES协议的标准协议来完成，这个链接面成为Fp参考点，Fp参考点可以经由一跳也可以经由多跳网络实现。

ForCES协议规定了Fp参考点上传递的两种消息的格式。这两种消息是控制消息的重定向消息。控制消息是包括CE对FE控制管理内容的消息，例如属性的配置和查询消息，能力和事件的上报消息。重定向消息是包含CE上所处理重定向数据包的消息。Fi/f为各个FE的对网络设备外的网络接口参考点，网络数据经由此进出，并被该网络设备转发处理；Fi为同一网络设备内各个FE间相互连接接口协议，多个FE可以构成一个分布式的转发件网络以完成复杂的转发功能。Fr为同一ForCES网络设备内各个CE间的连接协议。所有CE通过一个CE管理器（CE Manager, CEM）来管理，所有FE通过FE管理器（FE Manager, FEM）来管理，CEM和FEM也相互交换管理信息。但要注意的是，CEM和FEM的管理知识一些最基本的设置管理，如给各个CE和FE分配ID号等，而对FE的全面管理是通过CE上面的软件经由ForCES协议完成的。CEM和FEM可以被理解成CE或FE管理用的人机接口。

如图2所示，考虑到连接CE-FE链路的多样性和复杂性，传递ForCES协议消息的ForCES控制接口被进一步分层为协议层PL（Protocol Layer）和传输映射层TML(Transport Mapping Layer)，其结构如图2所示。这样做的目的是使ForCES协议的设计能独立于其所用的传输层。传输层可以是多样化的，如使用基于SCTP协议、基于TCP/UDP协议甚至基于ATM网络的传输层等。

在传输时，PL将ForCES协议消息交付TML。本地的TML再将该消息发送到对方的TML。在接收端，TML将此消息交付与PL。TML的存在不仅使PL软件相对于传输层协议和传输媒介（如TCP、IP、ATM、以太网等）保持自己的独立性，不会随着传输层协议和传输媒介的改变而发生显著改变，而且保证里PL的实现可移植到所有的TML。因此，TML对于CE和FE上两个PL的通信不可或缺的。不同的传输层协议和传输媒介，就意味着TML应该具备“映射”不同传输层的能力。不管传输层如何变化，TML总是提供相同的接口给PL。

当前ForCES系统的相关研究主要集中在ForCES系统的具体实现，网络拥塞方面的内容相对较少。然而实际的情况是，ForCES的CE和FE之间是典型的一对多的通信形式，所以拥塞问题无可避免，尤其是FE对CE的重定向攻击更是绕不开的难题。目前，已有的各种ForCES拥塞解决方案，主要是通过TML自身的调度机制合理地分配带宽，进而达到解除拥塞的目的，大量的实践表明单独依靠TML自身来解决拥塞问题，丢包率过高、代价过大、耗时过多，效率很低。

基于上述，本发明提供了一种基于反馈的拥塞控制方法。该方法中，通过反馈拥塞状态，PL和TML联动、CE和FE联动，共同作用实现拥塞状态的快速解除。

发明内容