[发明专利]命名数据网络中一种拥塞控制方法

说明书

本发明公开了命名数据网络中一种拥塞控制方法，包括：显式反馈机制，其方法为在数据包中扩展字段，通过统计数据包发送过程中能够表现网络拥塞状态的信息来记录网络拥塞状态，并利用数据包将拥塞信息反馈给接收端，接收端据此调节兴趣包的发送速率。主动队列管理机制，其方法为计算数据包在缓存队列中的时延，如果数据包的排队时间在一个持续的时间段内均超过设定的目标值，就会对数据包的缓存控制字段进行标记直到队列中数据包的排队时间小于目标值。本发明利用数据包将拥塞信息反馈给接收端，使用了主动队列管理机制，其方法为计算数据包在缓存队列中的时延，对缓存进行调控使缓存的数据包队列长度保持在合理的数值，以此解决缓存膨胀的问题。

技术领域

本发明涉及一种网络拥塞控制方法，尤其涉及一种基于显式反馈机制和主动队列管理机制的命名数据网络拥塞控制方法，属于网络信息传输通信技术领域。

背景技术

传统TCP/IP网络以实现两台主机之间的通信为设计初衷，其目的是为了实现磁盘、超级计算机等硬件资源的共享。然而，经过半个世纪以上的快速发展，互联网在规模和应用方面已经发生了巨大的变化，网络中的用户量和信息量急剧增加，人们进入了大数据纪元，并且网络的主要应用模式也从文字通信转变为信息访问和分发，用户对于内容的需求量越来越大，人们更加关注如何获取内容本身而不是内容的来源和位置。这一趋势有力地促进了下一代网络技术的研究，自2006年以来，国外学术界提出了多种下一代网络架构，包括面向数据的网络架构(Data-Oriented NetworkArchitecture，DONA)、发布/订阅式的互联网路由范式(Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm，PSIRP)以及以内容为中心的网络(CCN)等。这些项目都采取了以内容为中心的思想,其中命名数据网络(NamedData Networking，NDN)又更具代表性，逐渐成为研究下一代网络架构的研究热点，并被认为是最经典的内容中心网络之一。NDN体系架构作为面向内容和数据的网络体系架构研究项目中的一员，在保留原有互联网的沙漏模型的基础上，在“细腰”处引入内容块，替换TCP/IP体系架构的IP层，以命名前缀的方式对网络传输的数据报文进行唯一标识，将网络的关注点从“在哪里”转变成“是什么”，适应了当前互联网对内容需求不断增加的趋势，对于未来网络的发展和演变具有很大的研究价值与意义。

网络拥塞作为一种持续过载的网络状态，会降低网络的传输性能，造成网络传输时延的增加和丢包数量的增多，影响网络用户体验。由于当前网络中内容数据量巨大、接入设备数量众多，网络的拥塞控制能力显得尤为重要，在NDN中也不例外。网络拥塞控制机制设计的好坏，将直接影响NDN体系架构的吞吐量、时延、资源利用率以及其他网络性能。虽然在基于TCP/IP体系架构的传统网络中，网络拥塞控制机制的研究己经较为完善，但如果只是简单粗暴地将已有研究移植到NDN体系架构中，不仅会因为TCP/IP体系架构与NDN体系架构之间存在的不同，降低拥塞控制机制的效率，还会由于没有充分理解和运用NDN体系架构的特性，无法充分利用NDN体系架构的特性与优势。因此，针对NDN拥塞控制开展相应的研究，对于NDN体系架构未来的发展将起到至关重要的作用和影响，目前NDN领域的研究尚且处于起步阶段，现有的命名数据网络的拥塞控制方法也有各种缺陷。

发明内容

为了克服现有的命名数据网络拥塞控制方法的缺陷，本发明提供了一种基于显式反馈机制和主动队列管理机的命名数据网络拥塞控制方法，其内容包括：显式反馈机制，其方法为在数据包中扩展字段，通过统计数据包发送过程中能够表现网络拥塞状态的信息来记录网络拥塞状态，并利用数据包将拥塞信息反馈给接收端，接收端据此调节兴趣包的发送速率。主动队列管理机制，其方法为计算数据包在缓存队列中的时延，如果数据包的排队时间在一个持续的时间段内均超过设定的目标值，就会对数据包的缓存控制字段进行标记直到队列中数据包的排队时间小于目标值。本发明包括以下步骤：

步骤1：对命名数据网络中的数据包结构进行修改，为其增加拥塞程度属性，到达时间属性与缓存控制标记属性。