IP网络流量控制技术的应用及发展

王志安

摘 要：本文以IP网络为例，研究了网络流量控制技术的应用与发展，力求为提升网络质量做出贡献。

关键词：IP网络；网络流量控制；应用；发展

1 IP网络流量控制技术的应用

IP网络流量控制对宽带的有效利用起到了重要作用。有效的流量控制，一方面是互联网稳定运行的重要保证，一方面又是各种QoS技术实际应用的前提条件，因此，研究有效的IP网络流量控制技术具有重大意义。

首先，我们需要了解当今主流的流量控制技术。

1.1 IP网络的流量控制方法

IP网络流量的具体控制方法有很多，具体可以分文宏层和微层控制两种类型。前者主要通过控制全网的资源利用率来提升整个网络的效率；后者主要作用于数据流层，通过阻塞控制、队列管理等技术实现对流量的控制。宏层控制由于涉及面太过庞大，已超出了本文的讨论范畴，故本文将微层控制列为重点研究对象。

常见的微层流量控制对象是数据包，可分为调度、丢弃和阻止等方式。数据包调度赋予子节点控制数据包传输速度的权利，以此来进行流量控制，有代表意义的就是基于路由器的队列调度；数据包丢弃通过丢弃部分流量，来清除严重阻塞，保证网络畅通；数据包阻止，主要作用在进入网络后将被丢弃的部分数据包上，也是有效的流量控制方法。

控制流量的具体方法还有很多，值得探究的地方也数不胜数，本文将从其中的两个方面入手，具体阐述IP网络流量控制技术的应用。这两个方面分别为队列管理策略和阻塞控制策略。

1.2 IP网络流量控制技术的应用

⑴队列管理策略的应用。数据包的调度主要通过队列管理来实现，传统的IP路由器主要采用FCFS，即先來先服务的策略，按此策略，路由器在缓冲满了以后，将丢弃之后到达的IP分组，即“丢尾”。该方法实现简单，但无法顾及数据包的重要程度，也无法正常应对恶意数据流，经过改进，一种按照数据包的优先级来进行数据包调度的策略应运而生，这就是优先级排队调度策略。在该策略下，路由器优先服务于最高级别的数据包，从而可以保证重要数据的传输率，并以此应对恶意流。

以优先级排队调度为例，数据包到达IP路由器后，根据优先级别，被送入不同的队列，进而根据不同的调度算法接受处理。在此策略下，高低优先级的数据包所经受的延迟各不相同，其中，高优先级的延迟为：

其中μ为服务率，λ为到达率，ρ1为高优先级数据包的到达率与服务率的比值，ρ为所有数据包的相关比值。

通过实际对比可以看出，在此策略下，数据包的传输性能排行是高优先级>无优先级>低优先级。虽然该方法尚存在一些缺点，但以此为起点的各种改进方法已使得优先级排队策略越来越合理，越来越值得应用，其中比较有意义的就是强占优先排队模型。

⑵阻塞控制策略的应用。网络阻塞严重影响着网络QoS，是需要控制的一个重要环节。造成网络堵塞的原因多种多样，归根结底还是在于网络负载大于网络处理能力。网络中一旦发生阻塞，将严重滞后数据的传播速度，使网络服务质量大幅降低，甚至会直接导致网络大面积崩溃。其控制方法一般可分为开环和闭环两种。开环控制需要设计人员在设计之初就考虑到任何可能造成阻塞的情形，事先就解决这些问题；闭环控制则需要实时接受反馈，依据特定算法推测阻塞状况，调整数据包发送速率，以达到阻塞控制的目的。目前被广泛应用的阻塞控制策略主要还是数据包的丢弃和阻止，不过本文将着重探讨另一种策略：漏水桶模型。

漏水桶模型，是一个比较成功的阻塞控制策略，实际应用于IBM开发的PARIS网络中。该方案通过控制数据脉冲来达到阻塞控制的目的，无法保证数据包的延迟上限，也存在缓存溢出的问题，但其数据包的平均延迟可控，有利于阻塞的控制。其数据包的平均延迟为：

其中λ表示数据包以速率为λ的泊松过程到达节点，1/μ为在进入率为r时传输一条消息的平均时间，C为允许进入量能够被累计下来的时间。

2 IP网络流量控制技术的前景展望

由于笔者时间与精力有限，本文只着重对IP网络流量控制技术中的队列管理策略以及阻塞控制策略进行了一些浅显的研究，留给广大科研工作者的专业问题还有很多。

随着科学技术的进一步发展，处理队列管理和阻塞控制，研究排队模型已成为现代通信学科中的一个重要课题，一时间优秀的文献层出不穷，对旧理论、旧方法的考验越来越重，迫切需要我们深入研究、努力探讨，得出更符合实际的排队模型。

3 结束语

互联网现已逐渐发展为承载业务多、服务范围广、用户群体杂的全球性信息传输平台。然而现今的互联网依旧以IP技术为基础，受到IP协议本身缺陷的影响，无法提供有效的QoS保障，难以有效监管网络资源。在这种大背景下，流量控制技术应运而生。该技术通过对网络流量进行分类、调整等手段来保证关键服务，避免网络堵塞，实现了网络的最大化利用，是一门需要我们投入大量研究精力的重要学科，其关键技术尚不成熟，依旧需要我们为之付出积极努力。

[参考文献]

[1]王超，赵文杰.IP骨干网络流量控制系统分析及方案部署[J].山东科技大学学报，2009（2）.