[发明专利]一种计算机网络TCP流量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机网络控制方法，尤其是一种计算机网络TCP流量控制方法。

背景技术

随着互联网用户规模急剧增大、网络新应用的不断发展，网络带宽资源被以P2P为代表的高突发流量大量侵占，一些关键业务无法得到保证，完成旨在提高网络服务质量的网络管理日益困难。在这种背景之下，流量控制技术作为一种有效的网络管理手段越来越被网络研究者和产业界所重视。

流量控制将业务流进入网络的流量速率控制在限制范围内。通过流量控制，可以缓解网络拥塞、为网络安全提供防御手段以及保证关键业务的服务质量，从而达到优化网络性能、增加可用网络带宽、提高网络服务质量的目的。

传统流量控制方法大多数是基于队列模型的流量控制算法，例如RED、WFQ，通过缓存或丢弃数据包调节业务流速率，并通过队列的优先级调度完成不同类型业务流的带宽分配，对不同业务流提供不同服务并实现关键业务的服务质量保证。传统方法存在以下一些不足：1.队列的排队延时和调度延时增加了数据包的往返时延。尤其是队列的规模较大时，产生的延时将增加，可能会对高实时性要求的业务流造成影响；2.丢包会造成TCP流的数据包重传，浪费网络带宽，降低网络带宽的利用率。同时由于TCP协议的拥塞控制机制会对丢包采取抑制发送速率的措施，TCP发送速率会自主下降，导致UDP流过多的占用带宽，造成了TCP流和UDP流的不公平性；3.流量控制策略的设置不够灵活，所依赖的策略指标不够全面。大部分流量控制系统不能区分不同层次上的协议，尤其是不能针对应用层的业务类型进行区分；4.难以保证业务流之间的流量控制相互独立，不能针对单个业务流采用独立的流量控制结构(以基于队列的流量控制方法为例，多个业务流共用一个队列缓存，业务流之间的流量控制相互干扰，降低了控制精度)。

发明内容

本发明提供了一种低延时、控制策略灵活配置、不丢包的计算机网络TCP流量控制方法。

实现本发明目的的计算机网络TCP流量控制方法，包括如下步骤：

(1)将数据包采集后按照自定义格式封装：在数据包原有头部封装数据包有关信息、时间戳以及根据五元组计算的Hash值，封装完成的数据包将送入用户空间供用户程序进行解析；

(2)根据用户配置，构建一个五元组规则库：该五元组规则库主要包括源IP、目的IP、源端口、目的端口和协议，同时还需要对出入境流量进行区分，增加对进入物理端口的匹配，匹配成功后得到流量控制策略号；

(3)根据用户配置，构建流表：流表按照业务流五元组Hash值索引，表项中写入内容为用户配置的流量控制策略号；

(4)比较步骤(2)和步骤(3)分别得到的流量控制策略号，如果二者不等，则选择步骤(3)所得到的流量控制策略号作为最终结果；

(5)根据得到的流量控制策略号，系统将业务流送入对应的速率控制管道，同时用户将速率管道配置到约定的速率阈值，从而保证业务流的通过速率不会超过这个速率阈值。

本发明的计算机网络TCP流量控制方法的有益效果如下：

(1)不需要通过缓存通过的数据包来降低其速率，因此降低了数据包的处理延时；

(2)提供了多样的业务流匹配方式，既能后完成基于五元组规则的匹配识别，同时能够配合上层软件根据流量识别特征库完成业务流应用协议的匹配识别。

(3)在流量控制过程中，本发明通过修改ACK确认包中接收端窗口值大小，达到发送端自主调节其发送速率的目的，从而实现了对TCP流的流量控制。并且在动态修改接收端窗口过程，对发送端TCP报文长度实时采样来估算当前TCP报文段长度，并以此作为修改接收端窗口值的最小单位，以提高控制粒度。由于流量控制过程中不丢弃数据包，较好地克服数据包重传问题，提高了网络带宽的利用率。

(4)通过速率控制管道阵列结构的设计，使并发业务流的速率控制相互独立，并提供了业务流级的精确速率控制效果。

附图说明

图1为本发明的计算机网络TCP流量控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明的计算机网络TCP流量控制方法，包括如下步骤：(1)将数据包采集后按照自定义格式封装：在数据包原有头部封装数据包有关信息、时间戳以及根据五元组计算的Hash值，封装完成的数据包将送入用户空间供用户程序进行解析；

(2)根据用户配置，构建一个五元组规则库：该五元组规则库主要包括源IP、目的IP、源端口、目的端口和协议，同时还需要对出入境流量进行区分，增加对进入物理端口的匹配，匹配成功后得到流量控制策略号；