天津大学李卓获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学申请的专利一种基于转发路径数目的命名数据网逐跳拥塞控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116436852B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310560619.7,技术领域涉及:H04L47/12;该发明授权一种基于转发路径数目的命名数据网逐跳拥塞控制方法是由李卓;荀淏设计研发完成,并于2023-05-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于转发路径数目的命名数据网逐跳拥塞控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于转发路径数目的命名数据网逐跳拥塞控制方法,包括路由器拥塞检测和路由器拥塞控制;路由器借助主动队列管理方法,计算本地路由器的拥塞程度。路由器判别本地拥塞状态并更新数据包的拥塞信息。下游相邻路由器基于转发路径数目执行多路径转发策略或兴趣包发送速率调整策略。当路由器执行多路径转发策略时,该路由器依据数据包的拥塞信息计算当前接口的兴趣包流量的分流比例并将流量通过当前或相对次优接口转发。当路由器执行兴趣包发送速率调整策略时,该路由器依据数据包的拥塞信息调整相同名称前缀的兴趣包发送速率。本发明针对命名数据网络多源多路径传输特点,提出两种路由器控制策略,以应对网络中的单路径流和多路径流。
本发明授权一种基于转发路径数目的命名数据网逐跳拥塞控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于转发路径数目的命名数据网逐跳拥塞控制方法,其特征在于,包括路由器拥塞检测和路由器拥塞控制; 所述路由器拥塞检测是在拥塞控制协议中,路由器计算并更新数据包所携带的拥塞信息,包括:当前路由器借助主动队列管理方法,计算本地路由器的拥塞程度;依据拥塞程度判别本地拥塞状态并更新数据包所需携带的拥塞状态、拥塞程度以及数据包排队延迟; 所述的路由器拥塞控制是根据数据包携带的拥塞信息,路由器执行拥塞控制动作,包括:下游相邻路由器基于转发路径数目执行多路径转发或者兴趣包发送速率调整,所述的下游相邻路由器执行多路径转发是:该路由器依据数据包中当前的拥塞信息计算当前接口能承载的兴趣包流量的分流比例并将剩余流量通过当前转发接口或相对次优接口转发;所述的下游相邻路由器执行兴趣包发送速率调整是:该路由器依据数据包中当前的拥塞信息计算当前接口兴趣包发送速率的减少或增加总速率,并依据数据包的名称前缀动态衰减或增加相同名称前缀的兴趣包发送速率,具体步骤如下: 步骤2-1路由器首先提取数据包中的名称前缀以及拥塞信息; 步骤2-2确定进行多路径转发或者兴趣包发送速率调整: 路由器根据FIB表检测数据包同名称前缀的兴趣包的转发路径数目是否大于1,如果大于1,则表明当前节点为分流节点,执行步骤2-3进行多路径转发,否则,执行步骤2-4进行兴趣包发送速率调整; 步骤2-3在下游相邻路由器执行多路径转发中,分为A、B和C三种情形进行: 情形A、数据包拥塞程度p大于0且数据包拥塞状态为轻度拥塞标记或重度拥塞标记,执行步骤A-1; 情形B、数据包拥塞程度p大于0且数据包拥塞状态为辅助拥塞标记,执行步骤B-1; 情形C、数据包拥塞程度p等于0,执行步骤C-1; 步骤A-1计算上游邻节点缓解拥塞后的数据包期望排队延迟,用折算因子θ乘以数据包参考排队延迟与折算因子ε乘以数据包携带的排队延迟的和减去数据包携带的拥塞程度,最后除以折算因子θ和ε的和,得到上游邻节点期望排队延迟; 步骤A-2判断上游邻节点期望排队延迟是否大于0,如果大于0,执行步骤A-3,否则执行步骤A-4; 步骤A-3用该上游邻节点期望排队延迟除以数据包携带的排队延迟得到延迟比值;分流节点将用1减去所得到的延迟比值,再乘以数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例,得到次优转发接口增加的转发比例,并依各接口的转发比例动态地转发数据包同名称前缀的兴趣包,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞状态的更新,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内;执行步骤A-5; 步骤A-4将数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例乘以0.9,得到次优转发接口增加的转发比例,并依各接口的转发比例动态地转发数据包同名称前缀的兴趣包,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞状态的更新,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内; 步骤A-5如果数据包同名称前缀的兴趣包在当前分流节点的所有转发接口均处于拥塞状态或缓冲区数据包队列超过缓冲区容量的90%,则拥塞状态被更新为重度拥塞标记,并向下游路由器传递;执行步骤2-5; 步骤B-1路由器不执行控制动作,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞状态的更新,如果当前路由器缓冲区数据包队列超过缓冲区容量的90%,则拥塞状态被更新为重度拥塞标记,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内;执行步骤2-5; 步骤C-1判断数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例,如果所述的转发比例小于等于0.1且当前接口是最优转发接口,执行步骤C-2,否则执行步骤C-3; 步骤C-2如果是最优转发接口且数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例小于或等于0.1,分流节点对数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例立即增加0.5;执行步骤C-4; 步骤C-3如果数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例大于0.1,或不是最优转发接口,如果数据包携带的数据包排队延迟小于或等于1毫秒,则将数据包携带的数据包排队延迟暂定为1毫秒; 步骤C-4计算上游邻节点不发生拥塞的数据包期望排队延迟:用折算因子θ乘以数据包参考排队延迟与折算因子ε乘以数据包携带的排队延迟相加,最后除以折算因子θ和ε的和,得到上游邻节点期望排队延迟;将得到的上游邻节点期望排队延迟除以数据包携带的排队延迟得到延迟比值; 步骤C-5分流节点将用步骤C-4得到的延迟比值减去1,乘以数据包同名称前缀的兴趣包在当前接口的转发比例,得到数据包同名称前缀的兴趣包在当前转发接口应该增加的转发比例,并依数据包同名称前缀的兴趣包在各接口的转发比例动态地转发数据包同名称前缀的兴趣包,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞信息的更新;如果当前路由器缓冲区数据包队列超过缓冲区容量的90%,则拥塞状态被更新为重度拥塞标记,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内;执行步骤2-5; 步骤2-4兴趣包发送速率调整分为D、E和F三种情形: 情形D:数据包拥塞程度p大于0且拥塞状态为轻度拥塞标记或重度拥塞标记,执行步骤D-1; 情形E:数据包拥塞程度p等于0,执行步骤E-1; 情形F:数据包拥塞程度p大于0且数据包拥塞状态为辅助拥塞标记,执行步骤F-1; 步骤D-1计算上游邻节点不发生拥塞的数据包期望排队延迟:用折算因子θ乘以数据包参考排队延迟与折算因子ε乘以数据包携带的排队延迟的和减去数据包携带的拥塞程度,最后除以折算因子θ和ε的和,得到上游邻节点期望排队延迟; 步骤D-2计算上游邻节点缓冲区期望减少的字节总量:用数据包携带的排队延迟减去步骤D-1中得到的上游邻节点期望排队延迟得到延迟差值,并将延迟差值与0比较取最大值,最后将该最大值乘以上游邻节点的数据包出队速率得到上游邻节点缓冲区期望减少的字节总量; 步骤D-3计算兴趣包发送速率衰减的总额:用步骤D-2得到的上游邻节点缓冲区期望减少的字节总量除以数据包字节数目,再乘以兴趣包字节数目,最后除以路由器检测周期得到兴趣包发送速率衰减的总额; 步骤D-4计算上游相邻路由器中被标记为轻度拥塞标记的数据包的数量:用路由器检测周期乘以上游邻节点的数据包出队速率,再乘以数据包携带的拥塞程度,最后除以数据包字节数目得到上游相邻路由器中被标记为轻度拥塞标记的数据包的数量; 步骤D-5路由器用步骤D-3得到的兴趣包发送速率衰减的总额除以步骤D-4得到的上游相邻路由器中被标记为轻度拥塞标记的数据包的数量,得到每收到一个路由器根据FIB表检测数据包时同名称前缀的兴趣包的发送速率衰减值; 步骤D-6计算数据包的同名称前缀的兴趣包的发送速率:用当前接口的数据包的同名称前缀的兴趣包的发送速率减去步骤D-5得到的衰减值,得到数据包的同名称前缀的兴趣包的发送速率,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞信息的更新,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内; 步骤D-7如果当前路由器缓冲区数据包队列超过缓冲区容量的90%,则拥塞状态被更新为重度拥塞标记,并向下游路由器传递;执行步骤2-5; 步骤E-1计算上游邻节点不发生拥塞的数据包期望排队延迟:用折算因子θ乘以数据包参考排队延迟与折算因子ε乘以数据包携带的排队延迟的和除以折算因子θ和ε的和,得到上游邻节点期望排队延迟; 步骤E-2计算上游邻节点缓冲区期望增加的字节总量:用步骤E-1中得到的上游邻节点期望排队延迟减去数据包携带的排队延迟得到延迟差值,并将延迟差值与0比较取最大值,最后将该最大值乘以上游邻节点的数据包出队速率得到上游邻节点缓冲区期望增加的字节总量; 步骤E-3计算兴趣包发送速率增加的总额:用步骤E-2得到的上游邻节点缓冲区期望增加的字节总量除以数据包字节数目,再乘以兴趣包字节数目,最后除以路由器检测周期得到兴趣包发送速率增加的总额; 步骤E-4计算上游相邻路由器中保持初始标记的数据包的数量:用路由器检测周期乘以上游邻节点的数据包出队速率,再除以数据包字节数目得到上游相邻路由器中保持初始标记的数据包的数量; 步骤E-5路由器用步骤E-3得到的兴趣包发送速率增加总额除以步骤E-4得到的上游相邻路由器中保持初始标记的数据包的数量,得到每收到一个路由器根据FIB表检测数据包时同名称前缀的兴趣包的发送速率增加值; 步骤E-6计算数据包的同名称前缀的兴趣包的发送速率:用当前接口的数据包的同名称前缀的兴趣包的发送速率加上步骤E-5得到的增加值,得到数据包的同名称前缀的兴趣包的发送速率,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞信息的更新,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内; 步骤E-7如果当前路由器缓冲区数据包队列超过缓冲区容量的90%,则拥塞状态被更新为重度拥塞标记,并向下游路由器传递;执行步骤2-5; 步骤F-1路由器不执行控制动作,最后比较本地节点和数据包携带的拥塞状态等级,并依据拥塞状态的等级由低到高进行拥塞状态的更新,如果当前路由器缓冲区数据包队列超过缓冲区容量的90%,则拥塞状态被更新为重度拥塞标记,同时将本地拥塞程度、数据包排队延迟更新至数据包内; 步骤2-5路由器拥塞控制机制操作结束。
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