[发明专利]一种归因针对相应用户寄存器的共享资源的拥塞贡献的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于归因针对相应用户寄存器的共享资源的拥塞贡献的方法和装置。

更具体地说，本发明的多个方面涉及用于归因针对相应用户寄存器的共享资源(如数据网络或其中的转发节点)的拥塞贡献的方法和装置，该资源可操作以服务针对诸如请求转发的数据单元的服务的请求，该请求具有与其相关联的、指示与多个用户寄存器中的哪一个寄存器相关联的用户指示。该用户寄存器可以与网络的用户(如数据的发送方或接收方)相关联，并且与对与用户寄存器相关联的请求提供服务有关地和/或与向与用户寄存器相关联的用户提供的服务有关地，根据这样确定的拥塞贡献来进行服务确定和起作用。

背景技术

首先，作为背景信息介绍某些基本概念，以易于理解此后介绍的许多监测和监管技术。

包

数据发送方通常将要发送的数据分成已知为包的较小单位。每一个包都由报头和运送要递送的数据的净荷构成。该报头包含根据相关通信协议限定的域。现今，由商业网络运送的绝大部分包是所谓的IP包。IP是网际协议。这确保路由器网络可以将任何包从源转发至其目的地。IP是无连接协议，其意指每一个数据包中的报头信息针对路由器充分自包含，以独立于其它包来递送报头信息；每一个包甚至可以采用不同的路由器到达目的地。

分布式带宽共享和拥塞

穿过因特网的数据跟随由不同路由协议控制的一系列路由器之间的路径。每一个路由器都寻求将包移动得更接近其最终目的地。如果太多通信量穿过网络中的同一路由器，则该路由器可能变得拥塞并且包在利用该网络路径的同时开始经历过度延迟。 在路由器之间，数据还穿过也可能变得拥塞的开关和其它连网设备。在下面的描述中，术语路由器拥塞将被用于表示任何网络设备的拥塞。在没有普遍性损耗的情况下，如果源坚持通过该路由器发送通信量，则其可以可能变得严重过载(拥塞)甚至丢弃通信量(当其缓冲器溢出时)。如果源仍坚持通过该瓶颈发送通信量，则其可能迫使更多的路由器变得拥塞，而如果该现象保持蔓延，则其可以导致针对整个因特网的拥塞崩溃，其在二十世纪八十年代中期有经常发生。

已经有了针对该问题的解决方案，以通过实现拥塞控制机制，来确保源针对它们通过因特网发送数据的速率来承担责任。源监测来自接收方的具有特征化路径拥塞的指标的反馈，以便检测它们的数据正跟随的路径变得拥塞的时刻，在该情况下，它们通过缩减它们的吞吐量做出反应，同时它们可以在不存在路径变得拥塞的迹象时缓慢增加它们的速率。

源监测的典型路径特征化指标是针对数据路径的平均往返时间(RTT)、往返时间的变化(不稳定性)以及该路径上的拥塞水平。拥塞是控制通过拥塞路径发送数据的源的速率自适应的参数之一。

拥塞水平可以隐含地(通过丢弃包的拥塞路由器)或者明确地(通过诸如明确拥塞通知的机制-参见下一分段)信令通知。当前，最常见的选项是隐含信令。

利用TCP的源能够检测损失，因为包损失导致序列中的间隙；无论何时TCP源检测到损失，其都意味着减半其数据发送速率，但每往返时间不多于一次，其减轻了该瓶颈处路由器上的拥塞。

随机早期检测(RED)

历史上，路由器在它们变得完全饱和时将丢弃包(其在通信量突发无法容纳在路由器的缓冲器中时发生)，该策略被称作尾部丢弃(drop-tail)。随机早期检测(RED)(在参考文献“[RED]”中讨论的，稍后给出其书目细节)是一种改进方案，由此路由器监测它们的缓冲器中的平均队列长度，并且在该平均队列高于指定阈值时，路由器以随着该队列超过该阈值的多余长度而增加的概率开始丢弃包(参见图3)。RED现今在因特网中广泛使用，因为其避免了同一时间(称作同步)接收拥塞信号的全部流，其否则将造成振荡。RED还允许源振荡初期拥塞更迅速起反应，并且其抑制队列生长得不必要地长。

显式拥塞通知

显式拥塞通知(ECN)(参见参考文献“[RFC3168]”)还利用IP报头中的两比特ECN域信令拥塞来改进RED。其运行和RED相同的算法，但并不丢弃包，其将其ECN域设置成拥塞经历(CE)码点。ECN标准需要接收器将数据中信令的任何拥塞标记发出回声；例如，TCP接收器在TCP报头中设置回声拥塞经历(ECE)标志，TCP源解释其好像包已经出于其速率控制的目的而被丢弃。依次地，源接着通过减半其发送速率来对拥塞做出反应。