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基于IPv6网络拥塞控制的研究

  • 简介:IPv6网络拥塞控制的研究摘 要随着互联网技术的普遍应用,IPv4网络体制中存在的内在缺陷也越来越明显。互联网发展逐渐转向以IPv6体制为基础的下一代互联网络,然而,网络拥塞问题仍然存在,并且成为制约下一代网络发展及应...
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[页数]:55         [字数]:33652

[目录]
1  绪论
2  网络拥塞控制的研究
3  IPV6网络拥塞控制
4  IPV6中基于路由器的网络拥塞控制策略
5  总结与展望
附录
1.基于IPv6流标记的网络拥塞源代码
2.IPv6网络中基于路由器的网络拥塞控制算法源代码

[摘要]
随着互联网技术的普遍应用,IPv4网络体制中存在的内在缺陷也越来越明显。互联网发展逐渐转向以IPv6体制为基础的下一代互联网络,然而,网络拥塞问题仍然存在,并且成为制约下一代网络发展及应用的重要因素。能否有效解决IPv6网络中的拥塞问题是下一代互联网络发展的关键技术之一,也是维护网络稳定、提高网络利用效率的核心问题。
目前解决IPv6网络拥塞问题已有基于IPv6数据包标记的网络拥塞控制算法及基于OSPFv3路由协议的拥塞控制算法的研究等。
本文提出了IPv6中基于路由器网络拥塞控制算法,此算法以网络中流量守恒为原则,根据复用统计的方法将路由器的输入输出流量作比较,以比较结果将路由器的工作状态分为空闲状态、正常状态、轻度拥塞状态、重度拥塞状态。然后在路由器不同状态下实施拥塞控制算法;并在路由器处设置特殊流标签,通过在发送端提取反馈数据包的信息调整发送速率;当工作状态为轻度拥塞时,在路由器处采用改进的RED的算法并进行数据流管理;当网络出现重度拥塞时,再结合ECN算法进行拥塞控制。在NS2网络模拟环境中,对此算法进行了仿真。通过对网络的吞吐率及丢包率等性能指标的研究发现,本算法一定程度得到缓解网络拥塞状况。通过与其它IPv6网络拥塞控制算法性能进行比较,证明本算法是一种比较有效的IPv6网络拥塞控制策略。

[正文]
1  绪论
1.1  引言
目前互联网仍是以IPv4协议为基础,与此同时IPv4在应用限制、管理、安全等方面的内在缺陷也越来越明显,因而互联网发展转向以IPv6为基础的下一代互联网是不可避免的趋势。
IPv6 是“因特网协议第六版”的缩写,是由 IETF(Internet engineering task force)[1]设计的下一代因特网协议,目的是取代IPv4网络体制的运行。然而要使IPv6网络的稳定、高效运行,现有的TCP拥塞控制机制却不能彻底解决未来网络的中存在的拥塞问题,甚至随之网络的广泛应用,网络拥塞表现得越来越严重,甚至各种网络拥塞频繁发生会使网络拒绝向用户提供服务。
1.2  研究背景和意义
基于IP的Internet网络拥塞控制研究最早始于上世纪八十年代中期,经过研究人员的不断改善形成目前使用的TCP拥塞控制机制[2]。 TCP拥塞控制协议是经验与启发式、基于发送方的、点对点(point-to-point) 的协议。但此协议由于自身的缺陷在许多场合不能彻底解决网络拥塞问题。
从网络拥塞控制的研究历史得知,早期研究过程主要凭借专家经验给出一个初步方案,然后再根据实验结果对方案进行修改,反复后确定一个较好的方案。这种研究方法一直延续到今天,也是一种非常简单有效的方法。但是,应当看到随着网络规模越来越大,网络上的各种应用程序层出不穷,网络结构日趋复杂,单纯的依赖这种经验加实验的研究方法,难以满足解决网络拥塞问题的要求,如主动队列管理(Active queue Management,简称AQM) [3]中随机早期检测(Random Early Detection ,简称RED)[4],就存在参数设置问题而引起网络不稳定性增加。因而人们开始寻求新的有效的研究方法与手段。
上世纪90年代,认识到大规模的网络实验不仅耗费大量的人力、物力,而且难以确定各种网络状况与环境,人们开始利用计算机仿真技术构建计算机网络虚拟实验平台,其中著名的“NS”[5]项目主要目的之一就是为研究网络拥塞控制协议提供仿真实验环境。
拥塞控制本质上是一个如何共享资源的问题。在包交换网络中,所有的激活端共享网络资源。这些资源包括节点处理能力、缓存空间和通信链路带宽,这三者中的任何一个都可能成为潜在的瓶颈。从而用户的需求在传输起始时间、传输速率、传输持续时间上都存在很大差异,并且很多情况下突发性较大;从网络提供资源的角度来说,任何网络物理资源都有固定的上限能力。因此,用有限的资源去适应需求量波动较大的用户,一定会出现网络资源不能满足用户需求的状况。
......

[参考文献]
[1]  李茂长 英汉信息与通信工程缩略语词典 科学出版社 213
[2]  Jacobson V. Congestion Avoidance and Control [J ]. Computer Communication Review,1988 (3) :314~329.
[3]  B.Braden et al.Recommendation on Queue Management and Congestion Avoidance in the Internet. IETF RFC 2309,Apr. 1998
[4]  S. Floyd and V. Jacobson. Random early detection gateways for congestion avoidance. In IEEE/ACM Transactions on Networking,Aug. 1993,1(4):397-413
[5]  http://www.isi.edu/nsnam/ns/
[6]  程泽 基于IPv6 数据包标记的网络拥塞控制算法 计算机工程 2006.12
[7]  赖常明  基于IPv6 数据包标记的网络拥塞控制算法的改进 广东通信技术 2008 02
[8]  薛健生 一种基于路由协议的拥塞控制策略   计算机工程  2006.16
[9]  孔炜明 计算机网络中拥塞控制问题的研究 硕士论文 东北大学 2005:2
[10] 毛奇凰 王岩 TCP拥塞控制算法 洛阳工业高等专科学校学报 2006.16(3)
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[原文截取]
IPv6网络拥塞控制的研究
摘 要
随着互联网技术的普遍应用,IPv4网络体制中存在的内在缺陷也越来越明显。互联网发展逐渐转向以IPv6体制为基础的下一代互联网络,然而,网络拥塞问题仍然存在,并且成为制约下一代网络发展及应用的重要因素。能否有效解决IPv6网络中的拥塞问题是下一代互联网络发展的关键技术之一,也是维护网络稳定、提高网络利用效率的核心问题。
目前解决IPv6网络拥塞问题已有基于IPv6数据包标记的网络拥塞控制算法及基于OSPFv3路由协议的拥塞控制算法的研究等。
本文提出了IPv6中基于路由器网络拥塞控制算法,此算法以网络中流量守恒为原则,根据复用统计的方法将路由器的输入输出流量作比较,以比较结果将路由器的工作状态分为空闲状态、正常状态、轻度拥塞状态、重度拥塞状态。然后在路由器不同状态下实施拥塞控制算法;并在路由器处设置特殊流标签,通过在发送端提取反馈数据包的信息调整发送速率;当工作状态为轻度拥塞时,在路由器处采用改进的RED的算法并进行数据流管理;当网络出现重度拥塞时,再结合ECN算法进行拥塞控制。在NS2网络模拟环境中,对此算法进行了仿真。通过对网络的吞吐率及丢包率等性.....
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