[發明專利]基于效用最優的網絡分層映射及實現算法

有效

• 申請號: 200910241619.0
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101707563A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 張宏科;李世勇;秦雅娟;熊軻;王博;董平;羅洪斌;郜帥;楊冬
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L1/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張占榜

技術領域

本發明涉及計算機網絡技術領域，特別是指一種基于效用最優的網絡分層映射的實現算法。本發明考慮了多連接多路徑技術在網絡中的應用，從整個網絡的角度考慮了路徑傳輸帶寬的分配，通過合理地分配路徑的傳輸帶寬，從而使得請求服務的源端用戶的滿意度達到最優。?

背景技術

目前，網絡技術的不斷發展促使人們對各種各樣服務的需求也飛速增長。為了完成一次服務，網絡各個層需要維護的信息量越來越多，信息交互的方式越來越復雜，應用層的數據分割、傳輸層的多連接、網絡層的多路徑等技術已經出現并廣泛應用于網絡中。對于應用層，由于互聯網承載的網絡服務日益多樣化，網絡服務的內容日趨復雜，一次復雜的網絡服務可以分割成多個邏輯上相互獨立的部分，從而提高了服務完成的魯棒性和靈活性；對于傳輸層，由于一次服務可分割成多個獨立的子服務塊，傳輸層需要為一次服務提供多條連接，利用多連接并行地傳輸數據，從而支持了服務的靈活分割，提高了傳輸的吞吐量，增強了傳輸的可靠性；對于網絡層，各種網絡接入技術的出現為通信兩端多路徑的建立提供了網絡接入支持，形成了并行的端到端多路徑通信。因此，互聯網分層內部正發生重大變化，其中重要的兩個就是端到端并行多連接和多路經技術，如pTCP、mTCP、SCTP、LS-SCTP、W-PR-SCTP等等。?

傳輸層利用并行多連接來傳輸數據可以極大地提高上層應用的吞吐量，減少應用完成的時間，提高應用完成的效率。而網絡層端到端多路徑技術的興起主要得益于接入技術的多樣化以及接入設備成本的不斷降低。隨著網絡用戶的不斷增加，各種網絡接入方式和接入技術不斷涌現。比如，對于無線用戶，可以通過GPRS，EDGE或3G進行廣域網接入；通過Ricochet進行城域網接入；通過IEEE?802.11、HiperLAN、藍牙、紅外等進行局域網接入；有線用戶可以通過ISDN接入、ADSL接入、CableMODEM接入、光纖接入等多種技術接入互聯網。另一方面，隨著各種接入設備價格的逐漸下降，一臺主機上有多塊網絡接入設備越來越平常，因此同一主機便具有了多家鄉的特性，這為通信兩端并行多路徑的建立提供了接入支持。目前一個廣泛應用的技術?是利用端到端并行多路徑技術來為同一個應用提供服務支持，提高傳輸效率和服務完成的可靠性。?

由于多連接多路徑技術可以明顯地提高傳輸的吞吐量和帶寬的利用率，而且增強數據傳輸的安全性和可靠性，成為下一代互聯網研究的一個重要內容。但現有技術在實現并行多連接多路徑數據傳輸時，僅僅是根據各條路徑的傳輸能力和擁塞狀況進行數據流的分配，更側重于網絡的擁塞控制，而并沒有從整個網絡分層的角度來考慮如何合理最優地為服務分配路徑的傳輸帶寬，從而使得服務的滿意度達到最優。如pTCP協議可以分為兩部分：Striped?connection?Manager(SM)和TCP-virtual(TCP-v)，前者實現了傳輸層的數據分割，后者探測可用路徑并實現網絡擁塞控制，利用探測到的多條路經來傳輸數據。LS-SCTP協議將SCTP的擁塞控制從面向關聯擴展到面向路徑，根據各條路徑的擁塞程度來傳輸數據。?

發明內容

本發明的目的在于避免上述現有技術中的不足之處而提供基于效用最優的網絡分層映射的實現算法。基于網絡效用最大化的思想，提出了從服務到連接的多對多映射和從連接到路徑的多對多映射的模型。映射模型的主要思想是如何合理最優地為請求服務的源端用戶選擇可用路徑，并分配路徑帶寬，從而使得應用層所有請求服務的源端用戶的滿意度達到最優。針對該模型，得到了各源端最優帶寬分配的具體表達形式，而且設計了僅僅依賴于局部信息的分布式算法，該算法能夠有效地收斂到映射模型的最優點，即源端用戶獲得的全局最優帶寬分配。?

本發明的目的可以通過以下措施來達到：?

基于效用最優的網絡分層映射的實現算法，從服務到連接的多對多映射和從連接到路徑的多對多映射的模型，為請求服務的源端用戶選擇可用路徑，分配路徑帶寬；?

所述的算法如下：?

步驟1，請求服務的各個源端s通過多路徑發現機制得到其可用的多條路徑P(s)，并且得到路徑的屬性；?

步驟2，各個源端s根據各自需要滿足的效用U_s，初始化自己的傳輸速率y_sp[t]和支付給它所使用的各個路徑的代價λ_s[t]；?

步驟3，各個源端s根據如下方程調整自己在各條路徑的傳輸速率y_sp[t]；?