[發(fā)明專利]面向IPv6的差分顯式反饋傳輸控制方法

有效

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• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN110098893B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 黃家瑋;蔣寧;李威赫;鄒紹軍;王建新
• 申請（專利權）人: 中南大學;賽爾網絡有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/16;H04L5/00;H04L29/06;H04L29/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

本發(fā)明公開了一種面向IPv6的差分顯式反饋傳輸控制方法，利用差分的方法快速、準確地反饋交換機實時分配的速率。針對顯式擁塞通知ECN機制中1位反饋標志位的收斂速度慢現(xiàn)象和其他顯式反饋機制的多位反饋方法導致控制開銷過大的問題，本發(fā)明利用IPv6協(xié)議中數(shù)據包頭的4位流量類別字段來反饋當前速率和目標速率的差值。本發(fā)明能利用有限的位數(shù)以控制很小的開銷來快速精確反饋分配速率，提升了傳輸?shù)氖諗啃裕档土肆魍瓿蓵r間。

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)據中心網絡(DCN，Data Center Network)一種面向IPv6的差分顯式反饋傳輸控制方法。

背景技術

隨著移動互聯(lián)網、物聯(lián)網和云計算的不斷發(fā)展，移動終端設備、網絡設備數(shù)量的不斷增加，IP地址日益匱乏，從IPv4過渡到IPv6已成大勢所趨。相比于IPv4，IPv6的流量控制能力有了顯著提高，其更長的數(shù)據包頭部長度意味著更強的信息攜帶能力。其中8比特的流量類別字段，除了兼容顯式擁塞通知(ECN)之外，還可利用空閑部分攜帶擁塞信息，提升網絡傳輸效率。

現(xiàn)有的數(shù)據中心傳輸控制協(xié)議(DCTCP)通過對擁塞信息反饋和擁塞窗口調節(jié)方法的改進提升數(shù)據傳輸效率。DCTCP在擁塞發(fā)生時通過顯式擁塞通知 (ECN)向發(fā)送端反饋1位的擁塞信息，并按照調節(jié)擁塞窗口大小，減緩數(shù)據發(fā)送速率，避免擁塞加劇。然而，現(xiàn)階段有關該方案的研究還停留在目前廣泛應用的IPv4環(huán)境下。如何利用IPv6的特性，調節(jié)和改進DCTCP對網絡傳輸?shù)目刂疲瑥亩M一步提升傳輸控制協(xié)議的性能，成為了重要的研究問題。

DCTCP利用顯式擁塞通知算法ECN機制，通過路由器判斷擁塞狀態(tài)，在數(shù)據包頭進行顯式的擁塞標記。當發(fā)送端主機收到接收端返回的帶擁塞反饋標記的ACK之后，得知網絡中正在發(fā)生擁塞，減小發(fā)送滑動窗口大小，避免擁塞崩潰現(xiàn)象的發(fā)生。但ECN的問題在于只用1位反饋標志位來表示擁塞是否發(fā)生，難以快速準確的反饋路由器實時分配的速率信息。其他基于顯式擁塞通告機制的典型高速傳輸協(xié)議(如XCP)通過修改包頭結構，使用大量的標記位來反饋分配速率，雖然大幅提升了收斂速度，但也造成了過大的控制開銷，難以在大規(guī)模網絡中部署應用。

因此，如何利用IPv6協(xié)議的流量控制能力，設計顯式速率反饋方法以精確而快速地反饋傳輸速率，降低收斂時間，提升傳輸控制協(xié)議的性能是個亟待解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所解決的技術問題是如何利用IPv6協(xié)議下的包頭中的流量類別字段中提升數(shù)據傳輸效率，降低速率收斂時間，有效地分配網絡帶寬，更加合理地利用網絡資源。

本發(fā)明的技術方案包括以下步驟：

一種面向IPv6的差分顯式反饋傳輸控制方法，包括以下步驟：

步驟1：初始化實時交換機當前的并發(fā)TCP流數(shù)N_c、流數(shù)統(tǒng)計定時器超時閾值、交換機出口速率C、實時速率r_c、流速增量Δ、目標速率r_t、最大速率增量r_m和增量余數(shù)r_r；

發(fā)送端按以下步驟進行操作：

步驟2-1：接收ACK分組；

步驟2-2：讀取接收的ACK包頭編碼信息，解碼得到流速增量Δ；

步驟2-3：將當前速率增加流速增量Δ后作為發(fā)送速率，并以該速率發(fā)送數(shù)據分組；

步驟2-4：判斷分組是否發(fā)送完畢，若是，則結束，否則轉至步驟2-1。

交換機按以下步驟進行操作：

步驟3-1：接收數(shù)據分組；

步驟3-2：判斷當前時間是否達到流數(shù)統(tǒng)計定時器的超時閾值，若達到則轉至步驟3-3；否則轉至步驟3-6；