区分服务中的标记策略与病态流控制研究

论文摘要

现有的因特网基本上只提供尽力而为（Best-effort）服务,在这种服务模型下,所有的数据流（traffic）被“一视同仁”,公平地竞争网络资源。这对一些对带宽、延迟、延迟抖动等有特殊要求的多媒体应用来说,无疑是不能满足其要求的传输质量。为了在因特网上有效提供端到端（End-to-End）的服务质量（Quality of Service）控制或者保证,IETF先后提出了综合服务（Intergrated Services简称InSterv）模型和区分服务（Differentiated Services简称Diffserv）模型。与面向连接的综合服务相比,区分服务不需要在核心路由中保存每个传输流的状态信息和处理复杂的信令协议,因此具有更好的扩展性,并被认为是下一代Internet QoS结构的基础。本文研究了区分服务模型的体系结构和其实现IP QoS控制的各种策略。在此基础上,针对区分服务确保服务（AS）中存在的不公平问题,改善了边界路由的分组标记策略和病态流控制策略,更好地实现了对具有不同QoS请求的业务流的区分服务,为实现端到端的IP QoS提供了更好的解决方案。具体来说,本文的主要工作包括如下几个方面:首先,对当前QoS研究状况和两种主要的服务模型进行了综述,并重点研究了区分服务实现的IP QoS控制,指出区分服务确保服务在QoS控制中存在的问题。接着,对区分服务中的分组标记策略进行了研究,提出了一种具有自修正功能的公平标记算法（Self-Adjusting Based Fair Marker, SAFM）。SAFM根据经过边界节点的分组信息记录,对新分组进行再标记或者丢弃,能够有效地提高聚集流之间竞争网络资源的公平性。其次,分析了病态流对网络性能和公平性的影响,以及识别病态流的方法,并在此基础上提出一种基于动态服务规格的病态流控制方法（Dynamic Service Profile Based method for Controlling ill-behaved Flows, DSP-IFC）。DSP-IFC能够有效的把病态流对网络的影响排除在DS域外,保护正常业务流的性能。最后,在Linux环境下对网络模拟器（NS）的区分服务模块进行了扩展,搭建仿真实验环境,对本文提出的标记算法SAFM和病态流控制策略DSP-IFC进行了模拟实验和分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 服务质量（Quality of Service, QoS）的基本概念
• 1.2.1 什么是服务质量
• 1.2.2 服务质量的量化指标
• 1.3 IP QoS 研究的现状
• 1.3.1 IP QoS 研究的内容
• 1.3.2 IP QoS 的服务模型
• 1.3.3 综合服务模型
• 1.3.4 区分服务模型
• 1.3.5 区分服务与综合服务的比较
• 1.4 IP QoS 研究中存在的问题
• 1.4.1 综合服务的局限性
• 1.4.2 区分服务确保服务（AS）研究中存在的问题
• 1.5 本文所做的工作
• 1.6 论文结构
• 第2章 基于区分服务的IP QoS 控制策略概述
• 2.1 QoS 控制策略的优劣衡量指标
• 2.2 区分服务模型的结构
• 2.2.1 区分服务的工作模型
• 2.2.2 区分服务的服务类型
• 2.3 区分服务中的IP QoS 控制策略
• 2.3.1 边界节点（Boundary Node）实现的QoS 控制
• 2.3.2 核心节点（Core Node）实现的QoS 控制
• 2.4 小结
• 第3章 公平性标记策略（Marking Policy）研究
• 3.1 影响带宽共享公平性的的因素
• 3.2 基于时间滑动窗口的标记器
• 3.2.1 基本的时间滑动窗口算法
• 3.2.2 其它基于时间滑动窗口的标记算法
• 3.3 具有自修正功能的公平标记器（SAFM）
• 3.3.1 SAFM 的设计思想
• 3.3.2 SAFM 的实现过程
• 3.3.3 SAFM 的算法描述
• 3.4 小结
• 第4章 病态流（ill-Behaved Flows）的识别和控制研究
• 4.1 病态流对网络的影响
• 4.2 病态流的识别与控制相关研究
• 4.2.1 病态流控制的相关研究
• 4.2.2 基于丢包历史的病态流识别方法
• 4.3 基于动态服务规格的病态流控制（DSP-IFC）
• 4.3.1 DSP-IFC 控制方案
• 4.3.2 DSP-IFC 控制算法基本原理
• 4.3.3 DSP-IFC 控制算法描述
• 4.3.4 控制周期的设置
• 4.4 小结
• 第5章 模拟实验与分析
• 5.1 引言
• 5.2 NS 网络模拟器
• 5.2.1 NS 网络模拟器的结构
• 5.2.2 NS 网络模拟器的特点
• 5.2.3 NS 仿真的实现过程
• 5.3 NS 区分服务框架的扩展
• 5.3.1 NS 区分服务框架结构
• 5.3.2 对NS 区分服务框架的扩展
• 5.4 SAFM 的性能分析
• 5.4.1 实验环境及参数的设置
• 5.4.2 目标速率的差异对公平性的影响
• 5.4.3 聚集流内单流的数量对公平性的影响
• 5.5 DSP-IFC 的性能分析
• 5.5.1 实验环境及参数的设置
• 5.5.2 保护正常业务流的性能
• 5.5.3 控制DS 域内的全局最大-最小不公性
• 5.6 小结
• 结论
• 1.本文工作总结
• 2.下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读硕士期间发表的论文目录）
• 附录 B （算法实现的部分源代码）