IP网络中拥塞控制和可扩展组播路由研究

【摘要】： Internet已成为一个重要的和无处不在的基础设施，人们对网络性能、服务内容和安全性的期望不断提高。但是“尽力而为”服务仍是目前Internet中主要的一种服务类别，所有分组在网络中被同等对待，缺少有效的管理，局部的拥塞经常发生，导致网络性能下降、应用的分组丢失和数据抖动，不能保证服务质量(QoS)。随着分布式多媒体应用需求的不断增长，以及Internet上商业化应用的飞速发展，对网络性能和服务质量提出了更高的要求。而拥塞控制是实现服务质量的基础，路由技术是实现服务质量的重要手段。 无论网络如何发展，拥塞控制是不可缺少的。以往的拥塞控制研究主要着重于网络端系统的控制功能增强，依赖于经验和仿真研究，缺少一定的理论支持。我们的研究描述了一个端到端的系统模型，强调路由器队列管理在系统控制中的地位，并从闭环控制的角度出发，设计和仿真队列管理算法。支持服务质量的组播路由的一个主要问题是算法复杂，结点加入时延大，路由的控制信令负担高，可扩展性差，难以适应有动态成员的大型群组。算法对网络拓扑的依赖和不恰当的路径搜索方法是这些问题的原因所在，针对这些问题，我们提出了改进的方案。 我们的工作以高速计算机网络的网络层协议为目标，分析、研究和扩展与服务质量体系相关的队列管理和组播路由策略。队列管理是从网络结点出发研究端到端的传输控制问题；路由是从网络资源管理出发研究资源分配问题。二者共同成为网络服务质量控制的重要方面。 主要研究内容和创新点包括： (1) 研究了IP网络中提供QoS保证的协议和体制； (2) 描述拥塞控制的结构，研究主动队列管理的控制系统模型，给出一种窗口受限情况下RED算法的最大丢包率的调节方法，设计了一种用于主动队列管理的模糊控制器，仿真证明了这些队列管理算法的有效性； (3) 研究组播QoS路由的网络模型和QoS约束条件；分析组播路由问题和算法；分析Internet中现有主流的组播路由协议的不足之处及其对QoS的支持。 ！P叫络中拥状拧制和叫扩展组播路由州究 浙江人学博I：学位论义 （4）提出一种支持 QOS的拓扑自适应动态组播路山算法 TADMR，进行 了理论分析和仿真，结果表明：该算法与同类算法相比能显著降低 的控制信令厂销和结点加入时延，适用于各种网络规模和群组规 模，具有很好的可扩展性； 乃 分析 Internet－11 QoS路山问题以及与资源预留的交互，初步探讨了 利用RSVP机制实现TADMR协议的可能性，给出实现方案。