区分服务中基于速率变化估计的三色标记器

论文摘要

随着网络技术的迅速发展,Internet上不断涌现出如IP电话、视频会议、远程教学等多媒体业务,网络环境呈现前所未有的多元化、复杂化。原有的尽力而为的服务已无法满足各种应用对网络传输质量提出的不同要求,而服务质量技术使网络能够对带宽、延迟、抖动、包丢弃等进行控制,对服务质量的研究于是成为热点。区分服务是由IETF提出一种Internet QoS解决方案。在区分服务网络中,边界节点根据流规格对数据包进行分类,并标记其包头中的区分服务码点(DSCP),具有相同DSCP的数据包汇聚成聚集流;核心节点则根据数据包的DSCP值选择不同的逐跳行为(PHB)对其进行调度转发。DiffServ将PHB的行为与实现机制相分离,因而具备良好的可扩展性。很多研究已经指出了区分服务中存在带宽分配的不公平现象,其中TCP流面临的公平性问题尤为严重,这主要是因为TCP流是一种适应流,对网络环境敏感。为此本文介绍了标准的TCP拥塞控制算法,由于不同的TCP实现采用的拥塞控制算法不同,本文又通过实验比较了它们在遭遇丢包时的不同表现。然而无论何种实现,在发生拥塞时,TCP流的拥塞窗口大小都将发生变化。基于以上认识,结合对区分服务中的分组标记策略的研究,本文对时间滑动窗口三色标记器(TSWTCM)加以改进,提出了一种新的标记器——基于速率变化估计的三色标记器(RTCM)。该标记器跟踪数据包到达时速率的变化率,根据变化率的大小推测该流的属性,通过动态地调节阈值对TCP流加以保护。仿真实验证明,该标记器能够增强TCP流的竞争力,提高链路利用率,更好地保证了带宽的公平分配。本文的研究主要借助大量的仿真实验完成,使用的是NS网络模拟器。NS是目前国际上广泛使用的网络仿真软件,在分析和评价网络性能方面发挥了重要作用。本文着重介绍了NS中的区分服务模块,通过一个实例展示了编写脚本,获得实验数据,分析实验结果的整个过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 QoS 概述
• 1.3 QoS 的量化指标
• 1.4 实现QoS 的两种模型
• 1.4.1 综合服务模型简介
• 1.4.2 区分服务模型简介
• 1.5 QoS 研究现状
• 1.6 本文所做的工作
• 1.7 本文的组织结构
• 第2章 区分服务研究综述
• 2.1 区分服务的基本概念
• 2.1.1 服务等级约定
• 2.1.2 区分服务码点
• 2.1.3 逐跳行为
• 2.2 区分服务体系结构
• 2.2.1 区分服务域和区分服务区
• 2.2.2 流量分类和调节
• 2.3 区分服务支持的服务
• 2.3.1 奖赏服务
• 2.3.2 确保服务
• 2.4 小结
• 第3章 NS 网络模拟器
• 3.1 NS 的体系结构
• 3.2 NS 的工作流程
• 3.3 NS 对DiffServ 的支持
• 3.4 DiffServ 仿真实例分析
• 3.4.1 脚本的编写与运行
• 3.4.2 仿真过程可视化
• 3.4.3 NS 跟踪文件
• 3.4.4 使用Awk 分析跟踪文件
• 3.4.5 数据的图表化
• 3.5 小结
• 第4章 TCP 拥塞控制研究
• 4.1 TCP 协议
• 4.1.1 TCP 拥塞控制术语
• 4.1.2 标准的TCP 拥塞控制算法
• 4.2 Tahoe TCP，Reno TCP，New Reno TCP 比较
• 4.2.1 实验说明
• 4.2.2 场景一：丢失一个数据包
• 4.2.3 场景二：丢失两个数据包
• 4.2.4 场景三：丢失三个数据包
• 4.2.5 场景四：丢失四个数据包
• 4.3 确保服务中TCP 流面临的公平性问题
• 4.3.1 与UDP 流共存时的公平性问题
• 4.3.2 影响带宽分配的其他因素
• 4.4 小结
• 第5章 基于速率变化估计的标记器
• 5.1 区分服务中的分组标记策略研究
• 5.1.1 基于令牌桶的标记器
• 5.1.2 基于时间滑动窗口的标记器
• 5.1.3 其他标记器
• 5.2 基于速率变化估计的标记器
• 5.2.1 速率变化估计
• 5.2.2 阈值的动态变化
• 5.2.3 标记算法
• 5.3 模拟实验与分析
• 5.3.1 TCP 友好性验证
• 5.3.2 其他因素影响
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文