一種基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，包括：在路由器中為所要發(fā)送的Data包計算CIB值；其中，所述CIB值用于反映路由器當前的擁塞程度；比較計算得到的CIB值與所述所要發(fā)送的Data包之前的CIB值，將兩者中用于表示路由器擁塞狀態(tài)最差的CIB值作為所述Data包的CIB值，然后發(fā)送所述Data包；客戶端接收到所述Data包后，根據(jù)所述Data包的CIB值調(diào)整發(fā)送窗口的大小；其中，當所述CIB值反映路由器較為空閑時，增大所述發(fā)送窗口的大小，當所述CIB值反映所述路由器較為擁擠時，減小所述發(fā)送窗口的大小。
【專利說明】—種基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]互聯(lián)網(wǎng)在過去幾十年中有巨大的發(fā)展，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)主要關(guān)注于端到端的通信，而如今的互聯(lián)網(wǎng)主要關(guān)注于內(nèi)容的分發(fā)與獲取。在這種前提下，內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(CCN，Content-Centric Network)應(yīng)運而生。CCN是一種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它完全拋棄了 IP網(wǎng)絡(luò)用IP地址為每個主機命名的方式。CCN不對主機命名，而是對內(nèi)容進行命名。在CCN網(wǎng)絡(luò)中，每個文件被拆分成若干個大小固定的塊(Chunk)，每個塊被分配一個固定的名字，如:ccnx://hpnl.1oa.ac.cn/video/filename/_chunknum/_timestamp0 CCN 中有兩種數(shù)據(jù)包，請求包(Interest)與數(shù)據(jù)包(Data)。Interest包中包含內(nèi)容名與其他相關(guān)信息(如版本、權(quán)限等)，而Data包中包含內(nèi)容名、其他相關(guān)信息與負載。
[0003]CCN路由器與傳統(tǒng)路由器不同:CCN路由器具有緩存功能(內(nèi)容緩存在ContentStore中)，它能夠按照一定的策略對經(jīng)過它的Data包進行緩存；另外，CCN路由器對Interest包按照名字進行路由(其轉(zhuǎn)發(fā)信息表(FIB)保存有名字與接口的對應(yīng)信息)，對Data包按照Interest包相反的路徑傳送(等待請求表(PIT)中保存有此Interest的狀態(tài)信息)。
[0004]在CCN網(wǎng)絡(luò)的運行過程中，終端用戶發(fā)出Interest包，CCN路由器根據(jù)名字對此Interest包進行路由，如果在路由路徑中的某個路由器節(jié)點上的緩存中有此內(nèi)容，則直接返回相應(yīng)Data包，如果沿途路由器上都沒有此內(nèi)容，則此Interest最終被轉(zhuǎn)發(fā)到終端服務(wù)器上。終端服務(wù)器返回此.內(nèi)容，沿途路徑上的路由器則會對此內(nèi)容進行緩存，如果路由器再次收到此Interest包,貝U可以直接返回Data。因此,CCN網(wǎng)絡(luò)節(jié)省了用戶下載時間、減少了資源的重復(fù)傳輸。
[0005]為了使網(wǎng)絡(luò)能夠高效運行，必須對網(wǎng)絡(luò)進行擁塞控制。在CCN網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)提出的擁塞控制方法主要有兩種:
[0006]1、參考文獻 I《N.Rozhnova and S.Fdida, “An effective hop-by-hop interestshaping mechanism for ccn communications, ”inIEEE NOMEN Workshop, co-located withINF0C0M, 2012))提出的方法是網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(包括終端與路由器)按照自己當前的信息(隊列長度、出口帶寬、RTT(Round-Trip Time，往返時延))對將來的擁塞情況做出動態(tài)預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果調(diào)整其此刻發(fā)送Interest的速率，進而控制Data的接收速率，達到消除網(wǎng)絡(luò)擁塞的目的。
[0007]圖1為此類方法在運行過程中的示意圖。如圖1所示，C(t)表示t時刻節(jié)點向外發(fā)送Data的可用帶寬，e(t)表示t時刻節(jié)點緩存中的Data數(shù)量，B表示緩存大小，r是設(shè)置的一個閾值。A (t)表示Interest從此節(jié)點發(fā)出到收到相應(yīng)Data的延遲。Y (t)表示t時刻Interest發(fā)送速率。該方法所提出的調(diào)整Interest發(fā)送速率的公式如下:
[0008]Y(t) = C(t) - h—^,


Mii r[0009]其中，h為設(shè)置的一個權(quán)重值。
[0010]2、參考文獻 2 ((G.Carofiglio, M.Gallo, and L.Muscariello, “Icp:Designand evaluation of an interest control protocol for content-centricnetworking, ^inIEEENOMEN Workshop, co-located with INF0C0M, 2012》所提出的方法不要求路由器參與擁塞控制，所有擁塞控制均在請求發(fā)起者(即發(fā)出Interest的主機)上完成。它把Data包看作TCP中的ACK包，在發(fā)出Interest包后啟動一個定時器，收到Data包則取消定時器，如果定時器超時，則認為網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了丟包，擁塞發(fā)生，此時應(yīng)對Interest發(fā)送數(shù)量進行減半。如果未丟包，則認為網(wǎng)絡(luò)沒有發(fā)生擁塞，應(yīng)增加Interest包的數(shù)量(根據(jù)其發(fā)送窗口與設(shè)置的閾值大小的比較結(jié)果，采用指數(shù)級增加或線性增加方式)。該方法中超時時間T的大小設(shè)置公式如下:
[0011]T = RTTmin-(RTTmax-RTTmin) δ
[0012]其中，δ為一個可調(diào)整的參數(shù)。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)中的上述兩種方法在實踐中都存在一定的問題。
[0014]首先,在CCN中，Interest可能在沿途路徑上的任一節(jié)點命中,所以每個Interest包的RTT各不相同且變化范圍較大，同時各RTT之間也沒有相關(guān)性。參考文獻I和參考文獻2都采用了基于RTT的設(shè)計思路(如參考文獻I中的參數(shù)A (t)，參考文獻2中的超時時間T)。參考文獻I用已經(jīng)測出的RTT作為將要發(fā)出的Interest包的RTT的方法沒有考慮到如上所述的RTT變化范圍較大的事實，可能導(dǎo)致Data包集中到達某節(jié)點，從而產(chǎn)生擁塞。參考文獻2中使用RTTmin與RTTmax之間的某個值作為超時時間的方法會導(dǎo)致那些RTT大于超時時間T的Data包被誤判為丟包，從而在并沒有發(fā)生擁塞的情況下誤認為發(fā)生擁塞。
[0015]其次，在參考文獻I所述方法中，各節(jié)點只根據(jù)自己的當前狀態(tài)調(diào)整Interest發(fā)送數(shù)量，如果某節(jié)點發(fā)生擁塞，它發(fā)送給上游節(jié)點的Data包就會相應(yīng)減少，從而使上游節(jié)點的隊列長度e(t)減小， 這時，上游節(jié)點會認為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好，進而增大Interest發(fā)送速率，導(dǎo)致Interest在擁塞節(jié)點處聚集,過多的Interest將導(dǎo)致?lián)砣?jié)點緩存溢出，進而產(chǎn)生丟包。在參考文獻2所述方法中，只在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)產(chǎn)生丟包(計時器超時)的情況下才對擁塞做出反應(yīng)，在丟包至終端做出反應(yīng)的這段時間中將有更多的包被丟棄。
[0016]最后，以上兩篇參考文獻中所論述的方法都沒有考慮流的公平性問題，各個流之間不能公平地分配帶寬。此外，如果發(fā)生擁塞，則無論是高速率流還是低速率流均進入擁塞狀態(tài)，這對低速率流是不公平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法容易發(fā)生誤判，公平性不佳等缺陷，從而提供一種及時、公平的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，包括:
[0019]步驟I)、在路由器中為所要發(fā)送的Data包計算CIB值；其中，所述CIB值用于反映路由器當前的擁塞程度；
[0020]步驟2)、比較步驟I)計算得到的CIB值與所述所要發(fā)送的Data包之前的CIB值，將兩者中用于表示路由器擁塞狀態(tài)最差的CIB值作為所述Data包的CIB值，然后發(fā)送所述Data 包；
[0021]步驟3)、客戶端接收到所述Data包后，根據(jù)所述Data包的CIB值調(diào)整發(fā)送窗口的大?。黄渲?，當所述CIB值反映路由器較為空閑時，增大所述發(fā)送窗口的大小，當所述CIB值反映所述路由器較為擁擠時，減小所述發(fā)送窗口的大小。
[0022]上述技術(shù)方案中，所述CIB值有N個，其中的一些CIB值表示客戶端減小Interest發(fā)送窗口，一些CIB值表示客戶端增大Interest發(fā)送窗口 ；所述的計算CIB值包括:設(shè)置M個閾值，利用所述的M個閾值將隊列長度的大小分割為N個區(qū)間,每一個區(qū)間對應(yīng)一個CIB值，其中，N=M+1。
[0023]上述技術(shù)方案中，所述CIB值用2位表示，包括“00”、“01”、“10”、“11”，分別用來表示路由器當前的擁塞程度為“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”;所述的計算CIB值包括:
[0024]步驟1-1)、計算虛擬隊列最大長度閾值maxQ與虛擬隊列長度最小閾值minQ ；
【權(quán)利要求】
1.一種基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，包括: 步驟I)、在路由器中為所要發(fā)送的Data包計算CIB值；其中，所述CIB值用于反映路由器當前的擁塞程度； 步驟2)、比較步驟I)計算得到的CIB值與所述所要發(fā)送的Data包之前的CIB值，將兩者中用于表示路由器擁塞狀態(tài)最差的CIB值作為所述Data包的CIB值，然后發(fā)送所述Data包； 步驟3)、客戶端接收到所述Data包后，根據(jù)所述Data包的CIB值調(diào)整發(fā)送窗口的大?。黄渲?，當所述CIB值反映路由器較為空閑時，增大所述發(fā)送窗口的大小，當所述CIB值反映所述路由器較為擁擠時，減小所述發(fā)送窗口的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于，所述CIB值有N個，其中的一些CIB值表示客戶端減小Interest發(fā)送窗口，一些CIB值表示客戶端增大Interest發(fā)送窗口 ；所述的計算CIB值包括:設(shè)置M個閾值，利用所述的M個閾值將隊列長度的大小分割為N個區(qū)間,每一個區(qū)間對應(yīng)一個CIB值,其中，N=M+1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于，所述CIB值用2位表示，包括“00”、“01”、“10”、“11”，分別用來表示路由器當前的擁塞程度為“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”;所述的計算CIB值包括: 步驟1-1)、計算虛擬隊列最大長度閾值maxQ與虛擬隊列長度最小閾值minQ ；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于，所述的步驟3)包括: 步驟3-1)、判斷CIB值的大小，若CIB值為“00”，執(zhí)行下一步，若CIB值為“01”，執(zhí)行步驟3-3 )，若CIB值為“ 10 ”，執(zhí)行步驟3-4)，若CIB值為“ 11 ”，執(zhí)行步驟3-5 )； 步驟3-2)、比較當前的發(fā)送窗口大小Iswnd與預(yù)先設(shè)定的閾值ssthresh,若Iswnd小于ssthresh,則所述發(fā)送窗口大小Iswnd以第一幅度值變大，若所述Iswnd大于或等于ssthresh,則所述窗口大小Iswnd以第二幅度值變大；所述第一幅度值大于所述第二幅度值； 步驟3-3)、保持發(fā)送窗口大小Iswnd不變； 步驟3-4)、所述發(fā)送窗口大小Iswnd以第三幅度值變?。? 步驟3-5)、所述發(fā)送窗口大小Iswnd以第四幅度值變小；所述第四幅度值的絕對值大于所述第三幅度值的絕對值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于，所述第一幅度值的大小為I ;所述第二幅度值的大小為1/Iswnd—，Iswndtjld表示原發(fā)送窗口的大??；所述第三幅度值的大小為0.25 ;所述第四幅度值的大小為0.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于，當路由器所要發(fā)送的Data包有多個且分屬于多個流時，在路由器的緩存中，為每條流維護一個虛擬隊列，所述路由器循環(huán)地服務(wù)每一虛擬隊列；所述服務(wù)包括:從虛擬隊列中取出隊首Data包，為該Data包計算 CIB值并比較、添加到所述Data包。
【文檔編號】H04L12/807GK103428104SQ201210167034
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月25日
【發(fā)明者】付通敏, 李楊, 林濤, 譚紅艷, 唐暉, 慈松 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所