【摘 要】
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命名数据网络(Named Data Networking)因其具有无连接、泛在缓存、逐跳转发等特征而成为最具有希望代替当今TCP/IP网络的未来互联网架构之一。相比于TCP/IP网络,NDN网络关注的是命名数据而不是其所在的位置(IP地址),数据成为NDN的一级实体。新网络架构的产生会带来新的研究内容,拥塞控制就是其中关注的焦点内容之一。虽然NDN拥有消费者驱动,一个兴趣包返回一个数据包的传输模式
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命名数据网络(Named Data Networking)因其具有无连接、泛在缓存、逐跳转发等特征而成为最具有希望代替当今TCP/IP网络的未来互联网架构之一。相比于TCP/IP网络,NDN网络关注的是命名数据而不是其所在的位置(IP地址),数据成为NDN的一级实体。新网络架构的产生会带来新的研究内容,拥塞控制就是其中关注的焦点内容之一。虽然NDN拥有消费者驱动,一个兴趣包返回一个数据包的传输模式,能够在一定程度上维持网络流量的自平衡;但另一方面,网络流量的不可预知性、网络资源的有限性以及NDN多源、多路径的传输模式导致网络中存在大量冗余数据,使得拥塞仍然是NDN网络的固有属性。由于NDN具有新的网络架构和传输模式,传统TCP/IP网络的拥塞控制机制在NDN中表现不佳。另外,基于窗口的拥塞控制算法在NDN中被广泛使用,但由于无法确定最佳发送窗口大小而达不到最佳吞吐量;再者,NDN路由与转发平面分离,固有地支持无环多路径转发,为NDN的拥塞控制带来新的解决思路,但现有的多路径转发方案大多存在对拥塞反应滞后、难以扩展以及复杂度高等问题。所有这些情况迫使我们设计一些新的拥塞控制机制来解决这些问题。本文从NDN网络架构入手,首先介绍了这种新型网络架构的相关拥塞技术,然后在现有拥塞控制研究成果的基础上设计了一种基于精确反馈的显式拥塞控制方案PFECC(Precise Feedback-based Explicit Congestion Control)。PFECC从消费者和中间节点两方面来设计拥塞控制策略。消费者根据数据包携带的显式反馈标记精确、及时地调整每个流的发送窗口,以快速收敛到目标速率,提高网络吞吐量;PFECC下游路由器通过监测上游路由器队列数据包的排队时延趋势来分流兴趣包流量,以及时、有效地利用负载较低的链路进行多路径转发。当链路状态恢复正常后,多路径转发策略又可以将流量自动地切换到最佳路径进行转发,有效地避免了拥塞现象的发生,提高了网络的吞吐量。最后,本文把所提出的方案在ndnSIM平台上进行了仿真实验,并与相关算法进行了比较。结果表明PFECC能有效减少数据包传输时延,公平地对待每个流并能更快地收敛到最佳吞吐量。
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