一种下行节点信息感知的流量均衡方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于计算机网络技术领域，具体的涉及一种下行节点信息感知的流量均衡方法及装置，该方法包括：下行节点流信息收集；更新本节点流量信息特征；流量调整；上、下行节点流信息周期交互；装置，包括：流量信息收集模块、数据分析模块、流量调整模块、资源管理数据库和信息通告模块；本发明专利技术与现有技术相比，存在以下优点：灵活性高、适应性好服务质量高的优点；本发明专利技术能够在满足网络服务资源约束的条件下通过下行节点信息感知的方式对本节点的流量作出调整，通过流量预减速的方式避免网络拥塞，实现了网络流量负载均衡同时提高了网络资源利用率。

Information balancing method and device for downlink node information perception

The invention belongs to the technical field of computer network, and device flow equalization method relates to a downlink node sensing information specifically, the method includes: downstream nodes flow information collection; update feature of the node flow information flow; adjustment; up and down stream node information interactive device, including: cycle; traffic information collection module, data analysis module, flow adjustment module, resource management module and database information announcement; compared with the prior art, has the following advantages: the advantages of high flexibility, good adaptability and high quality; the invention can down node information perception through the network services to meet the resource constraints of the way to adjust the node flow slow flow through the pre mode to avoid network congestion, network traffic to achieve load balancing and improve network resource Source utilization ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种下行节点信息感知的流量均衡方法与装置
本专利技术属于计算机网络
，具体的涉及一种下行节点信息感知的流量均衡方法与装置。
技术介绍
当前网络中的路由控制和传输协议这两大核心技术的设计缺陷是造成网络拥塞的重要助因。路由控制上，数据流传输单纯追求最短路径，导致流量向部分链路汇集，很容易造成网络拥塞。传输协议上，以TCP为例，TCP协议中发送速率慢启动和急刹车使得终端的发送速率不同且动态变化，很容易引发类似“幽灵塞车”的浪涌式的拥塞。生物界中存在一种集群运行现象，例如：(1)沙丁鱼群集运动现象，个体沙丁鱼通过感知水流、温度等环境信息以及邻居状态的变化，个体自主变化并最终使得群体形态发生适应性变化。群体在遭受威胁时，仍能形成大规模有序的群集运动。(2)椋鸟群集运动现象，少数个体在发现觅食地或掌握归巢迁徙路线时，亦可引导整个群集运动。参照群集运动原理，网络节点感知邻域节点及自身的当前状态，对感知的情景进行分析并依据一定的规则形成决策，驱动柔性网络资源执行相应调整，并将这种机制向邻域扩散，可自动实现全网域范围内的群体目标一致性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的路由控制上存在数据流传输单纯追求最短路径，导致流量向部分链路汇集，很容易造成网络拥塞问题，及传输协议上存在TCP协议中发送速率慢启动和急刹车使得终端的发送速率不同且动态变化，很容易引发类似“幽灵塞车”的浪涌式的拥塞问题，提出一种下行节点信息感知的流量均衡方法与装置。本专利技术的技术方案是：一种下行节点信息感知的流量均衡方法，该方法包括：步骤1：收集下行节点的流量信息，对获取的流量信息进行特征统计，获取各节点的流量信息特征向量；步骤2：根据下行节点的流量特征信息和自身的流量特征信息及调整阈值，计算出本节点的流量信息特征向量；步骤3：根据本节点的流量信息特征向量进行流量预调整，提前对可能发生拥塞的流量进行减速，减缓网络拥塞；步骤4：周期性地根据本节点的流量特征信息，生成信息通告数据包，并向上行节点通告。所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，所述步骤1具体包括：构建探测信息包发往下行节点，从下行节点的回复包中收集其流量信息；对收集的下行节点流量信息按照流传输时间、带宽、时延、抖动等特征进行归纳统计，得到各节点i中不同流j的流特征向量FVij＝[tj，bj，dj，jj…]，FVij为第i个下行节点的第j条流的特征向量，其中，tj表示第j条流的传输时间，bj表示第j条流的带宽，dj表示第j条流的时延，jj表示第j条流的抖动等。所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，所述步骤4具体包括：步骤201：查询所有下行节点的流信息特征矩阵FVij；步骤202：遍历所有流特征向量FVi，与下行节点信息阈值表中数据进行对比，若各项指标皆在表中所给的阈值范围内，本节点不进行流调整，否则本节点结合下行节点和自身节点的流量特征信息，计算新的本节点流量特征向量；步骤203：输出本节点流特征向量。所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，所述步骤3具体包括：步骤301：对于新计算的流i的特征信息向量Fi，首先获取其流首部，包括源、目的IP和源、目的端口等信息；步骤302：根据流首部信息，降低本节点发往下行节点的端口速率，以限制流的速率，流速率的调整方式为：Vi'＝(1-β)*Vi，其中β为调节因子，用来调整流速率的降低程度，该值可根据网络流量情况动态变化。所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，所述步骤4具体包括：节点接收到一个信息通告数据包，依据数据包中数据，执行以下操作：1)节点丢弃数据包，如果数据包中的计时器超时，表示该数据包是一个失效包；2)节点丢弃数据包，如果节点距离数据包的发送节点较远，超出了上行节点通告范围；3)节点更新数据包中计数器，并将数据包发往上行节点；本节点收到下行节点的信息通告数据包后，对其下行节点流信息特征矩阵中的数据进行更新。一种下行节点信息感知的流量均衡装置，包括：流量信息收集模块、数据分析模块、流量调整模块、资源管理数据库和信息通告模块，其中，流量信息收集模块，用于在网络运行时实时收集下行节点的流量通告信息，同时将收集到的下行节点流量信息存储在资源管理数据库中；数据分析模块，用于对于收集的网络流量信息进行特征归纳和统计，为各下行节点生成描述其流量特征的特征向量；流量调整模块，用于根据下行节点的流量特征信息和自身的流量特征信息及调整阈值，计算出本节点的流量调整信息，最后基于一定路由规则进行路由调整；资源管理数据库，用于存放本节点及其下行节点的流量特性向量等信息，是整个装置的存储单元；信息通告模块：周期性地根据本节点的流量特征信息，生成信息通告数据包，并向上行节点通告。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术与现有技术相比，存在以下优点：灵活性高：流量特征的感知种类与下行节点的参考数量不是固定的，网络可根据业务需求扩大或减小流量感知的下行节点范围；适应性好：由时变的内在结构驱动时变的流服务能力，实现了网络服务对流内在特征的动态匹配；服务质量高：对下行节点的流量特征进行自动感知与提取，参考下行节点的流量特征信息对本节点的流量进行及时调整，对可能发生拥塞的流量进行及时减速，通过拥塞避免的方式实现了全网域流量均衡，提高了网络服务质量，使有限的网络资源得到了更加合理的利用；2、本专利技术能够在满足网络服务资源约束的条件下通过下行节点信息感知的方式对本节点的流量作出调整，通过流量预减速的方式避免网络拥塞，实现了网络流量负载均衡同时提高了网络资源利用率。附图说明图1为本专利技术方法的流程示意图；图2为本专利技术的下行节点信息阈值表示意图；图3为本专利技术的本节点流信息特征向量更新示意图；图4为本专利技术装置示意图；具体实施方式实施例1，结合图1-图4，一种下行节点信息感知的流量均衡方法，如图1所示，首先对该方法的如下流程进行简单介绍：步骤1、下行节点流信息收集：以探测信息包交互的方式与下行节点进行流信息交换，统计下行节点的流量信息，对获取的流量信息进行特征统计，获取各节点的流量信息特征向量；步骤2、更新本节点流量信息特征：查询流信息管理库，基于下行节点和自身节点的流量特征信息及调整阈值，计算出本节点的流量信息特征向量；步骤3、流量调整：根据本节点的流量信息特征向量进行流量预调整，提前对可能发生拥塞的流量进行减速，减缓网络拥塞；步骤4、上、下行节点流信息周期交互：下行节点周期性地根据本节点的流量特征信息，生成信息通告数据包，并向上行节点通告。具体的，步骤1中，收集下行节点的流量信息，对获取的流量信息进行特征统计，获取各节点的流量信息特征向量,该开发过程包括：构建探测信息包发往下行节点，从下行节点的回复包中收集其流量信息。对收集的下行节点流量信息按照流传输时间、带宽、时延、抖动等特征进行归纳统计，得到各节点i中不同流j的流特征向量FVij＝[tj，bj，dj，jj…]，FVij为第i个下行节点的第j条流的特征向量。其中，tj表示第j条流的传输时间，bj表示第j条流的带宽，dj表示第j条流的时延，jj表示第j条流的抖动等。具体的，在本专利技术的技术方案实现过程中，步骤2中，更新本节点流量信息特征：查询流信息管理库，基于下行节点和自身节点的流量特征信息及调整阈值，计算出本节点的流量信息特征向量。该开发过程包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种下行节点信息感知的流量均衡方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：收集下行节点的流量信息，对获取的流量信息进行特征统计，获取各节点的流量信息特征向量；步骤2：根据下行节点的流量特征信息和自身的流量特征信息及调整阈值，计算出本节点的流量信息特征向量；步骤3：根据本节点的流量信息特征向量进行流量预调整，提前对将要发生拥塞的流量进行减速，减缓网络拥塞；步骤4：周期性地根据本节点的流量特征信息，生成信息通告数据包，并向上行节点通告。

【技术特征摘要】
1.一种下行节点信息感知的流量均衡方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：收集下行节点的流量信息，对获取的流量信息进行特征统计，获取各节点的流量信息特征向量；步骤2：根据下行节点的流量特征信息和自身的流量特征信息及调整阈值，计算出本节点的流量信息特征向量；步骤3：根据本节点的流量信息特征向量进行流量预调整，提前对将要发生拥塞的流量进行减速，减缓网络拥塞；步骤4：周期性地根据本节点的流量特征信息，生成信息通告数据包，并向上行节点通告。2.根据权利要求1所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，其特征在于：所述步骤1具体包括：构建探测信息包发往下行节点，从下行节点的回复包中收集其流量信息；对收集的下行节点流量信息按照流传输时间、带宽、时延、抖动等特征进行归纳统计，得到各节点i中不同流j的流特征向量FVij＝[tj，bj，dj，jj…]，FVij为第i个下行节点的第j条流的特征向量，其中，tj表示第j条流的传输时间，bj表示第j条流的带宽，dj表示第j条流的时延，jj表示第j条流的抖动等。3.根据权利要求1所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：步骤201：查询所有下行节点的流信息特征矩阵FVij；步骤202：遍历所有流特征向量FVi，与下行节点信息阈值表中数据进行对比，若各项指标皆在表中所给的阈值范围内，本节点不进行流调整，否则本节点结合下行节点和自身节点的流量特征信息，计算新的本节点流量特征向量；步骤203：输出本节点流特征向量。4.根据权利要求1所述的下行节点信息感知的流量均衡方法，其特征在于：所述步骤3具体包括：步骤301：对于新计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉峰，黄建洋，孙鹏浩，胡宇翔，张少军，赵丹，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41