拥塞控制方法及网络节点技术

本发明专利技术公开一种拥塞控制方法及网络节点，所述方法包括：网络节点获取从它到任意一个其它网络节点的多条最小代价路径；计算所述网络节点的每个输出接口上传输的需要保证时延的各个分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度；根据拥塞指数和拥塞容忍度判断所述各个分组优先级队列是否发生拥塞；当发生拥塞时，根据发生拥塞的分组优先级队列所承载各个数据流的目的网络节点从多条最小代价路径对应的输出接口中选择一个未发生拥塞的输出接口；通过未发生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输发生拥塞的分组优先级队列的数据流。本发明专利技术实施例充分利用网络中的转发资源，保证发生拥塞的分组优先级队列正确进行传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络通信
，尤其涉及一种拥塞控制方法及网络节点。
技术介绍
随着互联网的发展，越来越多的网络应用业务通过IP网络来实现数据传 输。但是，IP网络的分组化和无连接特性导致各个网络节点所承载的数据流 量在时间和空间上都呈现出随机性，由此导致网络节点拥塞甚至网络拥塞。 目前，IP网络中的拥塞控制主要分为基于端系统的拥塞控制和基于网络自身 的拥塞控制。现有技术中，随机公平早期检测RED是一种典型的基于网络的主动式拥 塞控制方法。该方法动态计算网络路由器每个输出接口中分组緩存队列的平 均队列长度，在该平均长度4支长时以扭克率方式主动丢弃分组。该方法的核心 是通过控制输出接口的平均队列长度来控制网络节点接口的负荷量，进而避 免网络中各个TCP协议发送实体同步减小发送流量或同步增大发送流量，从 而避免网络节点和网络发生拥塞。RED使用最小队列阔值(minj、最大阈值 (max,力)和最大丢弃概率(maxp)等几个参数，对于每一个到达某个队列的分组， RED采用如下的指数加权平均方法计算相应输出接口分组队列的平均队列长 度=(1 - w) x flvg。w + 《 (1) 其中，0<w<l， g为真实队列长度。RED根据平均队列长度avg,，计算如 下概率； min,A < vg睛< max^ (2) avg, > max^以这个概率p丟弃正在该分组队列中等待的一个分组，当前得到的平均0max化-mir^ 1队列长度avg,成为下一次计算平均队列长度的Vg。w，如此循环往复。专利技术人在对现有^支术的研究过程中发现，现有RED方式对拥塞的处理都 采用直接丟弃分组队列的方式，这种方式导致网络中的数据转发效率降低； 并且，由于路由协议可以为一个网络节点计算去往一个目的地的多条最短路 径，但是RED方式对拥塞接口上分组的丟弃导致网络中具有相同最小代价的 多条路径转发资源未得到充分利用。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种拥塞控制方法及网络节点，以解决现有 技术中在拥塞时直接丢弃分组队列，导致路径转发资源无法得到充分利用的 问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供如下技术方案 一种拥塞控制方法，包括网络节点获取从它到任意一个其它网络节点的多条最小代价路径； 计算所述网络节点的每个输出接口上传输的需要保证时延的各个分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度，每个所述分组优先级队列中包含多条数据流；根据所述拥塞指数和拥塞容忍度判断所述各个分组优先级队列是否发生 拥塞；当发生拥塞时，根据所述发生拥塞的分组优先级队列所承载各个数据流 的目的网络节点从所述多条最小代价路径对应的输出接口中选择一个未发生 拥塞的输出接口；通过所述未发生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输所述发生拥塞的 分组优先级队列的数据流。 一种两络节点，包括获取单元，用于网络节点获取从它到任意一个其它网络节点的多条最小 代价路径；计算单元，用于计算所述网络节点的每个输出接口上传输的需要保证时 延的各个分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度，每个所述分组优先级队 列中包含多条数据流；判断单元，用于根据所述拥塞指数和拥塞容忍度判断所述各个分组优先 级队列是否发生拥塞；选择单元，用于当所述判断单元判断发生拥塞时，根据所述发生拥塞的分组优先级队列所承载各个数据流的目的网络节点从所述多条最小代价路径对应的输出接口中选择一个未发生拥塞的输出接口；传输单元，用于传输非拥塞分组优先级队列的数据流以及通过所述未发 生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输所述发生拥塞的分组优先级队列的 数据流。可见，在本专利技术实施例中网络节点获取从它到任意一个其它网络节点的 多条最小代价路径，计算每个输出接口上传输的需要保证时延的各个分组优 先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度，根据拥塞指数和拥塞容忍度判断各个分 组优先级队列是否发生拥塞，当发生拥塞时，根据发生拥塞的分组优先级队 列所承载各个数据流的目的网络节点从多条最小代价路径对应的输出接口中 选择一个未发生拥塞的输出接口 ，通过未发生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输发生拥塞的分组优先级队列的数据流。应用本专利技术实施例，当网络 节点的输出接口传输的分组优先级队列发生拥塞时，不必丢弃该分组优先级 队列中的分组，而通过该网络节点到其它网络节点之间的多条最短路径，为 所述发生拥塞的分组优先级队列选择另一条最小代价路径所对应的非拥塞输 出接口进行传输，由此可以充分利用网络中的转发资源，保证了发生拥塞的 分组优先级队列既可以正确进行传输，又提高了网络资源的利用率。 附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中需要使用的附图作筒单的介绍，显而易见地，下面描 述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得与本专利技术相关的其 他的附图。图1是本专利技术第一实施例中的拥塞控制方法的流程图2是应用本专利技术拥塞控制方法实施例的一种路由器的结构示意图3是本专利技术第二实施例中的拥塞检测子模块的执行流程图；图4是本专利技术第三实施例中的拥塞决策子模块的执行流程图； 图5是本专利技术第四实施例中的避绕执行子模块的执行流程图； 图6是本专利技术实施例对进行拥塞避绕的全部数据流进行识别的流程图； 图7是本专利技术实施例寻找避绕接口的流程图； 图8是本专利技术网络节点的实施例框图。 具体实施例方式本专利技术实施例提供了 一种拥塞控制方法及网络节点，该拥塞控制方法是 由网络节点实施的主动式拥塞控制方法，也可称为避绕式拥塞控制方法，其 核心是网络节点根据现有路由协议计算出它到任一个其它网络节点的多条最 小代价路径，在此基础上周期地计算本节点内与这些最小代价路径对应的各 个输出接口分組队列的拥塞指数，再根据拥塞指数判断各个接口分组队列的 拥塞状态；本专利技术为不同等级传送性能要求的数据流赋予不同的拥塞容忍度， 当一条接口某个分组队列的拥塞指数大于该队列承载的数据流的拥塞容忍度 (本专利技术用分组队列的拥塞容忍度表示队列承载的数据流的拥塞容忍度)时， 就判定该接口分组队列发生拥塞，继而针对通过该拥塞队列承载的每一个 数据流在本地路由器内找出另 一条等代价路径所对应的非拥塞接口 ，最后将 数据流改向(或切换)到该非拥塞接口对应的分组队列。在每一个网络节点将每个数据流的传送性能要求以及实际传送效果转换 为输出接口的分组队列状态，利用多最小代价路径切换输出接口使得一个数 据流的后续分组序列绕开发生拥塞的接口 ，从而将接口的负荷始终限制在较 低水平，最终保证数据流在分组级别上的时延性能要求。本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对 本专利技术实施例中技术方案作进一步详细的说明。在介绍本专利技术实施例之前，首先对本专利技术实施例中涉及的术语进行介绍， 本专利技术实施例的实施并不限定于具体的IP协议版本，其中主要以IPv6协议为 背景进行描述。1.数据流数据流可以分为单播数据流和多播数据流，其中在单播环境中， 一个单 播数据流指从一个源节点发往同一个目的节点、具有相同端到端传送时延要求的分组序列，不同数据流的端到端传送时延要求可以不同。在IPv6协议下，通过分组头中的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拥塞控制方法，其特征在于，包括：　网络节点获取从它到任意一个其它网络节点的多条最小代价路径；　计算所述网络节点的每个输出接口上传输的需要保证时延的各个分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度，每个所述分组优先级队列中包含多条具有 相同转发时延要求的数据流；　根据所述拥塞指数和拥塞容忍度判断所述各个分组优先级队列是否发生拥塞；　当发生拥塞时，根据所述发生拥塞的分组优先级队列所承载各个数据流的目的网络节点，从所述多条最小代价路径对应的输出接口中选择一个未发生 拥塞的输出接口；　通过所述未发生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输所述发生拥塞的分组优先级队列的数据流。

【技术特征摘要】
1、一种拥塞控制方法，其特征在于，包括网络节点获取从它到任意一个其它网络节点的多条最小代价路径；计算所述网络节点的每个输出接口上传输的需要保证时延的各个分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度，每个所述分组优先级队列中包含多条具有相同转发时延要求的数据流；根据所述拥塞指数和拥塞容忍度判断所述各个分组优先级队列是否发生拥塞；当发生拥塞时，根据所述发生拥塞的分组优先级队列所承载各个数据流的目的网络节点，从所述多条最小代价路径对应的输出接口中选择一个未发生拥塞的输出接口；通过所述未发生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输所述发生拥塞的分组优先级队列的数据流。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络节点获取从它到 任意 一个其它网络节点的多条最d 、代价路径包括网络节点根据路由协议计算从它到任意一个其它网络节点的多条最小代 价路径，每条所述最小代价路径对应所述网络节点的一个输出接口 ；网络节点为每个输出接口所传输的分组优先级队列的数据流建立流状态 表和流转发表，所述流状态表中包含每个数据流的流量类型、流标识、源IP 地址、目的IP地址、多路径标志、优先级、避绕标志和所述多条最小代价路 径对应的输出接口，所述流转发表中包含每个数据流的流量类型、流标识、 源IP地址、目的IP地址和所述分组优先级队列的数据流正在使用的当前下一 跳输出接口。3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算每个输出接口上 传输的需要保证时延的各个分组优先级队列的拥塞指数包括网络节点通过双重指数平滑算法对各个分组优先级队列的累计长度进行 预测；根据每个分组优先级队列的累计长度和最大长度，采用轮询方式定期计 算每个分组优先级队列的拥塞指数；将所述分组优先级队列的拥塞指数写入对应接口的队列拥塞状态表。4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算网络节点的每个输出接口上传输的需要保证时延的各个分组优先级队列的拥塞容忍度包括 获取每个分组优先级队列对应的最大分组时延，每个分组优先级队列对应输出接口的接口带宽和每个分组优先级队列的队列容量；根据所述最大分组时延、接口带宽和队列容量计算各个分组优先级队列 的拥塞容忍度，所述拥塞容忍度用于表示分组优先级队列所允许的最大拥塞 程度；将所述分组优先级队列的拥塞容忍度写入对应接口的队列拥塞状态表。5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述拥塞指数和 拥塞容忍度判断所述各个分组优先级队列是否发生拥塞包括从所述队列拥塞状态表中读取分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度；判断拥塞指数是否大于所述拥塞容忍度，若大于则所述分组优先级队列 发生拥塞。6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述发生拥塞的 分组优先级队列所承载各个数据流的目的网络节点，从所述多条最小代价路 径对应的输出接口中选择一个未发生拥塞的输出接口包括根据所述发生拥塞的分组优先级队列所对应的输出接口标识、所述流状 态表中的每个数据流的多路径标志、优先级和避绕标志查找通过所述发生拥 塞的分组优先级队列传输的所有lt据流；通过查找所述队列拥塞状态表，获取除传输所述发生拥塞的分组优先级 队列的输出接口外的其它输出接口上与所述发生拥塞的分组优先级队列具有 同等优先级的分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度；从所述流状态表中找出所述所有数据流中每一个数据流的所有非当前下 一跳接口；根据所述具有同等优先级的分组优先级队列的拥塞指数和拥塞容忍度， 以及所述每一个数据流的所有非当前下一跳接口 ，获取一个拥塞指数小于其 自身拥塞容忍度的分组优先级队列对应的输出接口 。7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过未发生拥塞的输出接口的分组优先级队列传输所述发生拥塞的分组优先级队列的数据流包括根据所述发生拥塞的分组优先级队列的数据流的流标识查找所述流转发表；将所述拥塞指数小于其自身拥塞容忍度的分组优先级队列对应的输出接口的标识写入所述流转发表中的当前下一跳输出接口字革殳内；根据所述流转发表传输包括所述发生拥塞的队列在内的各个分组优先级 队列的数据流。8、 一种网...

【专利技术属性】
技术研发人员：程东年，王肖楠，赵博，马海龙，李丹，刘文波，李玉峰，王保进，卜佑军，曹晓磊，
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：41[]