[发明专利]面向IPv6的差分显式反馈传输控制方法

说明书

本发明公开了一种面向IPv6的差分显式反馈传输控制方法，利用差分的方法快速、准确地反馈交换机实时分配的速率。针对显式拥塞通知ECN机制中1位反馈标志位的收敛速度慢现象和其他显式反馈机制的多位反馈方法导致控制开销过大的问题，本发明利用IPv6协议中数据包头的4位流量类别字段来反馈当前速率和目标速率的差值。本发明能利用有限的位数以控制很小的开销来快速精确反馈分配速率，提升了传输的收敛性，降低了流完成时间。

技术领域

本发明涉及数据中心网络(DCN，Data Center Network)一种面向IPv6的差分显式反馈传输控制方法。

背景技术

随着移动互联网、物联网和云计算的不断发展，移动终端设备、网络设备数量的不断增加，IP地址日益匮乏，从IPv4过渡到IPv6已成大势所趋。相比于IPv4，IPv6的流量控制能力有了显著提高，其更长的数据包头部长度意味着更强的信息携带能力。其中8比特的流量类别字段，除了兼容显式拥塞通知(ECN)之外，还可利用空闲部分携带拥塞信息，提升网络传输效率。

现有的数据中心传输控制协议(DCTCP)通过对拥塞信息反馈和拥塞窗口调节方法的改进提升数据传输效率。DCTCP在拥塞发生时通过显式拥塞通知 (ECN)向发送端反馈1位的拥塞信息，并按照调节拥塞窗口大小，减缓数据发送速率，避免拥塞加剧。然而，现阶段有关该方案的研究还停留在目前广泛应用的IPv4环境下。如何利用IPv6的特性，调节和改进DCTCP对网络传输的控制，从而进一步提升传输控制协议的性能，成为了重要的研究问题。

DCTCP利用显式拥塞通知算法ECN机制，通过路由器判断拥塞状态，在数据包头进行显式的拥塞标记。当发送端主机收到接收端返回的带拥塞反馈标记的ACK之后，得知网络中正在发生拥塞，减小发送滑动窗口大小，避免拥塞崩溃现象的发生。但ECN的问题在于只用1位反馈标志位来表示拥塞是否发生，难以快速准确的反馈路由器实时分配的速率信息。其他基于显式拥塞通告机制的典型高速传输协议(如XCP)通过修改包头结构，使用大量的标记位来反馈分配速率，虽然大幅提升了收敛速度，但也造成了过大的控制开销，难以在大规模网络中部署应用。

因此，如何利用IPv6协议的流量控制能力，设计显式速率反馈方法以精确而快速地反馈传输速率，降低收敛时间，提升传输控制协议的性能是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是如何利用IPv6协议下的包头中的流量类别字段中提升数据传输效率，降低速率收敛时间，有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源。

本发明的技术方案包括以下步骤：

一种面向IPv6的差分显式反馈传输控制方法，包括以下步骤：

步骤1：初始化实时交换机当前的并发TCP流数N_c、流数统计定时器超时阈值、交换机出口速率C、实时速率r_c、流速增量Δ、目标速率r_t、最大速率增量r_m和增量余数r_r；

发送端按以下步骤进行操作：

步骤2-1：接收ACK分组；

步骤2-2：读取接收的ACK包头编码信息，解码得到流速增量Δ；

步骤2-3：将当前速率增加流速增量Δ后作为发送速率，并以该速率发送数据分组；

步骤2-4：判断分组是否发送完毕，若是，则结束，否则转至步骤2-1。

交换机按以下步骤进行操作：

步骤3-1：接收数据分组；

步骤3-2：判断当前时间是否达到流数统计定时器的超时阈值，若达到则转至步骤3-3；否则转至步骤3-6；