基于IPv6 流标记拥塞控制算法的改进

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1、第30卷第195期电力系统通信Vol.30No.1952009年1月10日TelecommunicationsforElectricPowerSystemJan.10，2009·51·基于IPv6流标记拥塞控制算法的改进余志刚，陈春玲（南京邮电大学计算机学院，江苏南京210003）摘要：介绍了现有IPv6的流标记拥塞控制算法，针对原算法的不足，提出了改进方法，并对改进后的算法进行了仿真验证。实验结果表明，改进后算法的实验吞吐量增加、丢包率降低，且较原算法在网络安全性方面有所提高。关键词：IPv6；拥塞控制

2、；流标记；队列管理中图分类号：TP393.08文献标志码：B文章编号：1005-7641（2009）01-0051-040引言控制算法之一。该算法首先在IPv6数据包首部增加一个名随着IPv6的逐步推广,基于IPv4的拥塞控制为makeFlow的字段，其取值可为FlowInc或算法也要做相应的改变。IPv4阶段，拥塞控制算法FlowDec，代表网络的状况，对数据包首部进行修（如Tahoe，Reno，New-Reno和SACK等）采用ACK改并在包结构中增加该字段，这是算法能顺利进确认、RTO定时器超时等隐

3、含信息来调整拥塞控行的基础。此外，算法还定义了一个数据结构，对制窗口的大小，从而控制注入网络的数据流量。根据不同数据流类别进行分类的队列做维护工IPv4的流控队列通过源地址、目的地址、源端口、作，数据结构如图1所示。目的端口和协议类型这五元组来构建，由于这五元组的获取涉及IP层和运输层,因而加大了算法复杂度，降低了算法的效率。图1流类别队列的数据结构与IPv4相比，IPv6的数据包在基本头增加了Fig.1Structureofdatastream[1]一个非常重要的流标记字段，使得路由器无需打开内层的数据

4、包就可以判断数据包的流类别。基图1中，Flowid表示数据包的数据流类别，于这一重要信息，本文通过ECN机制在IPv6报不同类别的数据流具有不同的标志符，也具有各头增加标记字段来了解网络资源的使用情况,使自独立的队列；Stagnant（黏滞数）在某种程度上发送端能更加及时地了解当前网络状况，从而调表示了该队列目前在路由器中是否真实存在，路整其发送速率，使流控队列的构建、管理及端到端由器通过定义的数据结构对处理的数据包进行控制策略都可以得到进一步改进以适应IPv6网管理。络的发展。算法根据对数据流类别队列的

5、管理来判断网络负载的变化情况，结合IPv6灵活的数据包首部1IPv6流标记算法介绍结构，在路由器处理的每个数据包首部中添加makeFlow字段。如果数据流类别队列中增加了新1.1算法介绍的结构，则置makeFlow值为FlowInc，接收端在收文献[1]提出了拥塞控制算法，通过对数据包到该值后，以ACK的形式把数据流增加的网络状增加标记来统计数据流队列的个数，将数据流队况告诉发送端，从而使发送端减缓本节点的发送列的个数反馈给发送端，从而控制发送端的发送速率。类似地，当一个数据流被删除时，置速率。该方法是目

6、前为数不多的结合IPv6的拥塞makeFlow值为FlowDec，并以ACK的形式通知发·52·电力系统通信2009，30（195）送端增加其发送速率。接收速率。当路由器中某类数据包队列长度为零1.2算法的不足时，若在一个网络TTL时间之后，路由器没有收尽管算法对IPv6环境下的拥塞控制处理给到新的该类别的数据包，即该类数据流队列长度出了一个解决方案，但仍存在一些不足。假设在网依然为零，算法判断此数据流消失，对该队列进行络从慢启动到拥塞避免之前，网络中流队列的情删除操作并释放相关硬件资源。况已经稳定，即在

7、开始进入拥塞避免的情况下，网当路由器缓冲区未满时，算法对队列长度不络流队列并未增加，或某发送速率慢的流发送完做修改，新收到的数据包自动加入对应的数据流毕且该流队列被删除，接收端将给发送端发出信队尾，同时计算该数据流的发送速率。当缓冲区息，通知发送端增加发送速率，从而进一步增加网满并发生丢包时，路由器在每一个网络TTL时，根据各队列网络接收速率QaddVelocity计算队络拥塞，导致丢包率和报文重传的增加。列长度，减少速率慢的队列长度，增加速率快的为了避免接收端在网络拥塞避免的情况下给队列长度。发送端发送

8、错误的信息，需要在原算法基础上进为了保证网络中的公平性（防止只为一个数行改进。据包队列服务的情况发生），算法引入加权公平排队思路。首先根据数据包中的优先级作为权重分2IPv6数据包标记算法的改进配服务时间，如果路由器中有几种不同的优先级，先对各类别流量优先级的值取和值，设为S，然后对数据包标记算法进行改进，改进工作分为用具体的优先级的值Prio/S的比例来分配在一个2步，一是对队列管理算法进行改进，二是对发送网络RTT（Rou