区分服务中保障TCP流之间公平性的标记策略研究

论文摘要

随着Internet上的飞速发展,“尽力而为”服务已经不能满足各种不同应用的要求了。于是IETF先后提出了综合服务(IntServ)模型和区分服务(DiffServ)模型。由于IntServ不具备良好的可扩展性,因此单纯的IntServ无法在Internet中得到广泛应用。而DiffServ避免了复杂性,提供了一种具有良好可扩展性的QoS解决方案,容易在主干网上实现。因此成为近来网络研究的热点。很多研究已经指出DiffServ中存在着带宽分配的不公平性问题,这些不公平性主要表现在两个方面:(1)TCP流和非响应流(比如UDP流)之间共享带宽的公平性;(2)异质TCP流之间享用带宽的公平性。目前研究者所提出的各种算法在提高TCP流之间的公平性都有一定的效果,但是他们都没有同时考虑往返时间(RTT)、目标速率(CIR)、重传超时(RTO)因素对TCP流的影响。本文通过研究DiffServ模型,改善了边界路由的分组标记策略,提高了TCP流之间的公平性。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的概念进行了概述,指出了IP QoS的研究现状和研究热点,并重点介绍了Diffserv的体系结构、服务类型等基本理论。然后,研究了影响TCP流带宽公平共享的重要因素,对Diffserv中的实现IP QoS控制的基本分组标记策略的研究成果及其所面临的问题进行了探讨。针对TCP流之间分配带宽时的不公平性问题,本文在时间滑动窗口三色标记器(TSWTCM)的基础上,提出一种CIR、RTT、RTO感知的三色标记器(CRRTCM)。该标记策略的基本思想是通过改变标记不同颜色的包的概率来改变流带宽的分布。该标记策略首先在边界节点获取各TCP流的RTT、RTO参数并把这些参数交给标记器处理,CRRTCM标记算法再根据这些参数来标记包,它使用各种颜色包的标记概率与CIR、RTT、RTO参数相关的办法来降低RTT和RTO的影响,同时保证在TCP流之间根据CIR成比例公平的分配带宽。最后,利用NS2网络仿真软件对比了改进的算法和TSWTCM的性能。实验结果表明,与TSWTCM相比,CRRTCM算法保障了各TCP流的目标速率获取,并且能够合理的分配剩余带宽,提高了TCP流之间的公平性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 服务质量的概述
• 1.2.1 服务质量的应用需求
• 1.2.2 服务质量的定义
• 1.2.3 服务质量的量化指标
• 1.2.4 实现服务质量的两种模型
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究热点
• 1.5 论文主要研究内容
• 1.6 论文组织结构
• 第2章 区分服务模型
• 2.1 区分服务体系结构
• 2.1.1 区分服务区域和区分服务区
• 2.1.2 区分服务标记域和区分服务标记
• 2.1.3 区分服务中的分类和调节机制
• 2.1.4 区分服务中的逐跳行为
• 2.2 区分服务中的服务类型
• 2.2.1 奖赏服务
• 2.2.2 确保服务
• 2.3 小结
• 第3章 区分服务下CIR、RTT、RTO感知的三色标记算法
• 3.1 影响 TCP流带宽分配的重要因素
• 3.1.1 往返时间的影响
• 3.1.2 目标速率的影响
• 3.1.3 重传超时的影响
• 3.2 区分服务体系结构下分组标记算法研究
• 3.2.1 基于令牌桶标记器
• 3.2.2 基于时间滑动窗口标记器
• 3.2.3 针对不公平性问题的标记算法研究
• 3.3 CIR、RTT、RTO感知的三色标记算法
• 3.3.1 CRRTCM算法的基本思想
• 3.3.2 CRRTCM标记方案简述
• 3.3.3 RTT、RTO参数的获取
• 3.3.4 边界信息交换算法
• 3.3.5 CRRTCM标记算法
• 3.4 小结
• 第4章 模拟实验与分析
• 4.1 NS网络模拟器
• 4.1.1 NS网络模拟器的结构
• 4.1.2 NS网络模拟器的特点
• 4.1.3 NS模拟过程
• 4.2 NS对DiffServ的支持
• 4.3 CRRTCM算法性能分析
• 4.3.1 实验环境及参数的设置
• 4.3.2 不同目标速率条件下的比较
• 4.3.3 不同往返时间条件下的比较
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读硕士期间发表的论文）