第１３卷第６期电路与系统学报Ｖ０１．１３Ｎｏ．６２００８年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＩＲＣＵＩＴＳＡＮＤＳＹＳＴＥＭＳＤｅｃｅｍｂｅｒ，２００８文章编号：１００７·０２４９（２００８）０６．００７８－０７区分服务中一种基于聚集流内部公平性的标记算法·王建新１，肖雪峰１，吴国政２，陈建二１（１．中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙４１００８３；２．电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都６１００５４）摘要ｔ在现今异构网络Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，区分服务体系结构通过对不同应用和不同要求的数据流部署不同等级的服务，以提供较大粒度的服务质量（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ，ＱｏＳ）保证。不同流之间的公平性问题是区分服务中的研究热点，而标记策略是提高公平性的有效方法。目前许多标记算法只考虑了聚集流之间的公平性，而忽略了聚集流内部流之间的公平性。本文针对同一个聚集流中可能包含不同类型的单个流情况（比如存在自适应ＴＣＰ流和非适应ＵＤＰ流、不同速率的多媒体ＵＤＰ流、采用小同ＴＣＰ协议的数据流、不同分组大小的数据流），提出了一种基于聚集流内部公平性的标记算法（ＦａｉｒＡｇｇｒｅｇａｔｅＴｒａｆｆｉｃＭａｒｋｅｒ，ＦＡＴＭ）。论文构造了不同情况下的模拟场景，并给出了实验的相关参数设置。大量模拟实验结果表明：标记算法ＦＡＴＭ在保持聚集流之间的公平性和网络吞吐量的基础上，提高聚集流内部单个流之间的公平性。关键词。区分服务（ｄｉｆｆＳｅｒｖ）；确保服务；公平性；聚集流标记器中图分类号·ＴＰ３９３文献标识码一Ａ１引言在区分服务体系结构（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）１１，２】中通过分类和标记的方法将数据流分成不同的服务级别，以达到提供统计型ＱｏＳ保证，并在不同的聚集流之间提供不同等级的服务。在网络边缘路由器上ＤｉｆｆＳｅｒｖ使用聚集流标记算法将数据流分成不同的服务级别，然后在网络核心提供粗粒度的服务级别区分的每跳行为（Ｐｅｒ－ＨｏｐＢｅｈａｖｉｏｒ，ＰＨＢ）。当前已标准化的ＰＨＢ主要是：加速型ＥＦ（ＥｘｐｅｄｉｔｅｄＦｏｒｗａｒｄｉｎｇ），确保型ＡＦ（ＡｓｓｕｒｅｄＦｏｒｗａｒｄｉｎｇ）。本文只讨论确保型ＡＦ【４】分组标记算法，数据流在边缘结点根据服务规格标记成不同的丢弃优先级，网络核心使用简单的主动队列管理机制（ＡｃｔｉｖｅＱｕｅｕｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＡＱＭ）【５１为不同级别的分组提供不同等级的丢弃概率。假设网络提供两种级别的ＡＦ：ＩＮ和ＯＵＴ，并且核心路由器使用ＲＩＯ［６Ｊ队列机制。ＤｉｆｆＳｅｒｖ流在进入网络核心之前，需要在边缘路由器根据聚集流本身信息和所签订的服务级别协议（ＳｅｒｖｉｃｅＬｅｖｅｌＡｇｒｅｅｍｅｎｔｓ，ＳＬＡ）标记成ＩＮ／ＯＵＴ分组，这可以提高聚集流之间的公平性。然而许多标记算法没有考虑聚集流内部单个流的状态，从而导致单个流之间的不公平性，尤其是没办法阻止非适应流所带来的不公平性。在同一个聚集流中可能包含不同类型的单个流，比如同时存在自适应ＴＣＰ流和非适应ＵＤＰ流、不同速率的多媒体ＵＤＰ流、采用不同ＴＣＰ协议的数据流、不同分组大小的数据流，因此即使保证了聚集流之问的公平性仍然无法保证聚集流内部单个流的公平性，研究如何在保证聚集流之间公平性的基础上提高聚集流内部单个流之间的公平性是本文的主要工作。本文提出了一种基于聚集流内部公平性的区分服务聚集流标记算法（ＦａｉｒＡｇｇｒｅｇａｔｅＴｒａｆｆｉｃＭａｒｋｅｒ，ＦＡＴＭ）。ＦＡＴＭ在保证聚集流之间的公平性基础上，提高了聚集流内部单个流之间的公平性。本文第２小节阐述了标记算法相关工作；第３ｄ，节给出了标记算法ＦＡＴＭ的详细描述；第４ｄ，节详细分析了算法的模拟结果；最后第５ｄ，节给出了研究结论。２标记算法’收藕日期。２００５．１０．１７●订日期：２００５．１１－２９基金项目。国家自然科学基金（６０６７３１６４）；湖南省杰出青年基金（０６ＪＪｌ０００９）；高等学校博士学科点专项科研基金（２００６０５３３０５７）万方数据第６期王建新等：区分服务中一种基于聚集流内部公平性的标记算法近些年分组标记算法是一个很热门的研究课题。标记算法的核心就是：首先测量聚集流跟服务规格ＳＬＡ是否一致，低于服务规格的聚集流分组将会被标记成低丢弃优先级，在核心将会受到高等级的服务；高于服务规格的聚集流分组将会被标记成高丢弃优先级，在核心将会受到低等级的服务。基于测量聚集流跟服务规格是否一致的机制，可以将标记算法分为两大类：基于令牌桶标记器和基于平均速率估计的标记器。（１）基于令牌桶标记器这些标记算法借助一个或多个令牌桶测量聚集流，每个通过的分组将会消耗与其本身同样大小的令牌。单速率三色标记算法（ＳＲＴＣＭ）【７】和双速率三色标记算法（ＳＲＴＣＭ）【８】通过测量聚集流的分组大小，并将其与令牌桶的令牌数相比较进行分组标记。（２）基于