[发明专利]一种命名数据网络传输控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种基于准确拥塞信息的命名数据网络传输控制方法及系统。

背景技术

命名数据网络（NDN，Named Data Networking）是一种新的未来互联网体系架构。不同于TCP/IP中用户到用户（host-to-host）的传输方式，命名数据网络将网络视为一个内容资源池，请求者（Consumer）需要请求某个内容时，则向网络发送请求包，网络找到请求包对应的信息时，提供者（Producer）将请求包对应的数据包原路返回给请求者。用户请求包发送速率将直接影响网络返回数据包的速率，进而影响网络资源利用情况。TCP/IP中转发表由路由表决定，但在命名数据网络中引入了自适应转发机制（adaptive forwarding），可自适应地选择不同的转发接口（interface）。自适应转发机制可以根据网络状态，将请求包发向不同的转发口，最优化网络流量分布，最大限度地利用网络带宽资源。网络带宽资源利用率将直接影响用户的流完成时间（FCT，Flow Complete Time）。

当前在命名数据网络中控制请求包发送速率的主要方法是滑动窗口方法（AIMD，Additive Increase Multiplicative Decrease）。若数据包返回时间没有超过本地估计往返时延（RTT）则认为网络中没有发生拥塞，请求包的滑动窗口W增加1，若数据包返回时间超过往返时延则认为网络中发生拥塞，滑动窗口减为原来的1/2。这种滑动窗口方法有两个问题：第一，通过超时机制被动感知网络中拥塞情况，滑动窗口W增加较慢，在高带宽高延迟（high Bandwidth-Latency）网络中将浪费大量网络资源；第二，命名数据网络实现了网络内缓存，数据包提供者有可能动态变化，较难准确估计往返时延，导致超时机制不能准确反映网络拥塞情况。在基本滑动窗口方法基础上，研究人员还针对命名数据网络中请求包包较小，对网络资源占用少的特点，设计出主动丢弃请求包控制协议（ICP-Shape）的拥塞控制方法。其基本思路是当路由器检测到网络中将要发生拥塞时，主动丢弃收到的请求包，并将丢弃信息发送给请求包发送者。请求包发送者收到请求包丢弃信息则认为网络中发生了拥塞，将滑动窗口值减为原来的1/2。丢弃请求包的方法比在拥塞时丢弃数据包的方法降低了网络资源浪费率，但其窗口增加方法还是传统的慢启动方法，在慢启动过程中将浪费大量网络资源。而且丢弃请求包会导致消息重传，网络资源浪费和消息重传最后将影响用户的流完成时间。

命名数据网络将转发口分为三类：可用转发口（green）、新转发口（yellow）和不可用转发口（red），在自适应转发机制中可自动选择不同的转发口。当有多个可用转发口时，可根据不同需求选择某个或者多个接口转发请求包。但当前还没有发现针对最大化网络带宽资源和最小化用户流完成时间的自适应转发机制。

为了提高命名数据网络网络对网络带宽资源的利用率，并最终提高用户流完成时间，本发明针对命名数据网络提出一种准确拥塞信息（ECN，Explicit Congestion Notification）传输控制方法。拥塞信息包括链路中实际带宽、可用队列长度、活跃流数目和流的传输往返时间（RTT）。该发明的基本思想是：当数据包返回给请求者时，中间路由器将网络中可用带宽、可用队列长度和活跃流数目信息写入数据包，数据包接收者根据链路上可用的最小可用资源和活跃流数目计算出此流的请求包的最大发送速率，并以此速率发送请求包。路由器保留各个转发接口所对应的链路可用资源和活跃流数目，并由此计算出各个转发接口的可用值。当转发请求包时则根据接口的可用值，设计满足网络带宽资源使用率最大化的方案，并以此方案将请求包从不同接口转发出去。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种命名数据网络传输控制方法及系统，能够解决在命名数据网络中利用传统的滑动窗口方法会浪费较多网络资源的问题，利用准确拥塞信息解决网络拥塞，提高网络资源利用率的传输控制方法。

本发明的命名数据网络传输控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定速率步骤，请求者向命名数据网络发送请求包，当该命名数据网络将该请求包所对应的数据包返回给请求者时，路由器估计该命名数据网络中准确拥塞信息并将该准确拥塞信息写入该数据包，并根据该准确拥塞信息以及该数据包大小的估计值计算该流的请求包的最大发送速率，并以该速率发送后续请求包，该发送速率S计算方法为，