专利名称：随机和弃头结合的被动队列管理的方法
技术领域：
本发明涉及数据通信领域，尤其涉及随机和弃头结合的被动队列管理的方法。
背景技术：
TCP通过“慢启动”、“拥塞避免”、“快速重传”、“快速恢复” 4个算法设置不同 的参数来实现不同TCP拥塞控制，就是和式增加积式减少(AIMD，additive increase multiplicative decrease)，TCP根据拥塞窗口来调整发送速度。瓶颈节点中最常用的队列 管理策略是“弃尾”(Drop Tail)，即随着缓冲区的溢出而丢包，是一种被动队列管理机制。 “弃尾”的缺陷包括数据流的全局同步，死锁及持续队满造成的突发数据流被扼杀等。主动 队列管理虽然可以有效地解决“全局同步”问题，但存在参数设置敏感，响应相对滞后于实 际网络状况的缺陷，其算法比较复杂。在实际使用中，复杂的算法给网络设备带来很大的开 销，中间节点的性能下降，反而加重了网络拥塞，所以目前各种主动队列管理算法并没有在 网络上大量使用。
发明内容
本发明的目的就是采用随机和弃头结合的被动队列管理的方法，网络发生拥塞， 瓶颈节点队列满时，先从瓶颈节点队列头部丢弃一个数据包，然后再在队列中随机丢弃一 个数据包，能有效改善公平性，消除全局同步和死锁，提高网络传输性能，并且算法计算量 小。由于是在瓶颈节点队列满时才丢弃数据包，所以是一种被动式队列管理的方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是当瓶颈节点队列满时，先从瓶颈节点队列头部丢弃一个数据包，然后再计算一个1 到当前队列长度减1的随机数，再丢弃位于该随机数的数据包。采用随机和弃头结合丢包 主要是因为(1)瓶颈节点队列满时，说明拥塞比较严重，因此只丢弃1个数据包是不够的， 如果同时丢弃2个数据包，就能尽快地让更多的发送端检测到网络拥塞而减少发送速度， 来减轻拥塞状况；(2)弃头方式比其它数据包丢弃方式而言，能尽快地通知发送端网络已 经拥塞；(3)同时采用随机丢包时，如果一个TCP链接在队列中的数据包个数为η个，队列 最大长度为Q个数据包，则该TCP链接被丢包的概率为n/Q，对占据队列较多的TCP链接有 更好的惩罚作用，改善公平性。瓶颈节点具体操作步骤如下Q表示瓶颈节点队列的最大长度，q表示当前瓶颈节点队列长度。(1)判断是否有新的数据包要进入瓶颈节点队列，如果否则还是在第(6)步，如果 是则到第(2)步；(2)判断是否q≥Q-1，如果是则到第(3)步，如果否则到第(7)步；(3)丢弃队列最前面的一个数据包；(4)调用随机函数计算得到[1，q-2]之间的随机数；(5)丢弃位于步骤(4)计算得到的随机数位置的数据包；(6)新数据包进入瓶颈节点队列，然后再到第⑴步。
本发明方法能避免全局同步和死锁，改善网络传输的公平性，提高网络资源的利 用率。该方法简单，适合在现有的hternet上使用。
图1是本发明方法的流程图；图2是本发明方法进行测试的网络拓扑；
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明中Q表示瓶颈节点队列的最大长度，q表示当前瓶颈节点队列长度。(1)判断是否有新的数据包要进入瓶颈节点队列，如果否则还是在第(6)步，如果 是则到第(2)步；(2)判断是否q彡Q-I，如果是则到第(3)步，如果否则到第(7)步；(3)丢弃队列最前面的一个数据包；(4)调用随机函数计算得到[1，q-2]之间的随机数；(5)丢弃位于步骤⑷计算得到的随机数位置的数据包；(6)新数据包进入频率节点队列，然后再到第⑴步。图2是本发明方法的测试网络环境，RO为瓶颈节点，瓶颈链路位于节点RO和节点 Rl之间，链路容量12Mbps，延时15ms，分别采用不同的队列管理，缓存大小为30packetS ；节 点Si均为持久性FTP业务源，他们与节点RO之间的链路容量均为20Mbps，延时15ms，向目 标节点Di发送数据；节点Di与节点Rl之间的链路容量均为20Mbps，延时15ms ；数据包均 为1040Byte (包括40Byte包头)。接收端Di的窗口设置足够大，使得TCP发送仅受拥塞窗 口 Cwnd控制。表1是本发明方法图1实施例与弃尾被动队列管理、RED主动队列管理、单独弃头 被动队列管理、单独随机丢包被动队列管理方法在图2网络环境下进行比对，设置发送节 点S的个数分别为2、4、6、8、10，接收节点D的个数与发送节点相同，统计80s内瓶颈链路 RO到Rl传输的有效包个数。本发明方法的效率要高于弃尾被动队列管理、RED主动队列 管理、单独弃头被动队列管理、单独随机丢包被动队列管理。特别是在2个发送节点时，本 发明的方法传输有效数据包比弃尾被动队列管理、RED主动队列管理、单独弃头被动队列管 理、单独随机丢包被动队列管理分别高出8^^15.4^3.8^^6.3 ^本发明方法能有效提 高网络的传输效率。表 权利要求
1. 一种随机和弃头结合的被动队列管理的方法，在网络发生拥塞，瓶颈节点队列满时， 先从瓶颈节点队列头部丢弃一个数据包，然后再在队列中随机丢弃一个数据包，其特征是， 对于瓶颈节点具体操作步骤如下Q表示瓶颈节点队列的最大长度，q表示当前瓶颈节点队列长度；(1)判断是否有新的数据包要进入瓶颈节点队列，如果否则还是在第(6)步，如果是则 到第⑵步；(2)判断是否q^ Q-1，如果是则到第(3)步，如果否则到第(7)步；(3)丢弃队列最前面的一个数据包；(4)调用随机函数计算得到[1，q-2]之间的随机数；(5)丢弃位于步骤(4)计算得到的随机数位置的数据包；(6)新数据包进入瓶颈节点队列，然后再到第(1)步。
全文摘要
本发明公开了一种随机和弃头结合的被动队列管理的方法，网络发生拥塞，瓶颈节点队列满时，先从瓶颈节点队列头部丢弃一个数据包，然后再在队列中随机丢弃一个数据包，能有效改善公平性，消除全局同步和死锁，提高网络传输性能，并且该方法计算量小。
文档编号H04L12/56GK102088414SQ201110052820
公开日2011年6月8日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者姜文刚, 孙金生, 尚婕, 王执铨 申请人:江苏科技大学