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基于服务的网络端系统QoS的研究
作 者: 易发胜
导 师: 曾家智
学 校: 电子科技大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 网络体系结构 拥塞控制 流量整形 服务质量
分类号: TP393.02
类 型: 博士论文
年 份: 2008年
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引 用: 4次
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内容摘要
随着Internet的迅速发展,需要更好网络服务的网络应用也越来越多,比如网络电话、视频点播、网络会议等。目前因特网只能提供“尽力而为”的服务,而不能为网络应用提供其所需的服务质量(QoS)。为了在因特网上提供QoS,目前已提出了多种解决方案,如综合服务、区分服务等。但是由于因特网体系结构本身的限制,这些方案离真正实用还有很远的距离。为了满足不同网络应用各种各样的QoS要求,本文从体系结构方面对网络提供QoS支持进行了深入研究。基于层次体系结构的TCP/IP网络在支持QoS方面有许多固有缺陷。虽然目前骨干网上支持QoS的传输已经具有一定基础,但是在网络端系统上支持QoS还面临着许多问题。非层次体系结构的出现对于改进网络服务质量提供了新的思路。服务元网络体系结构(SUNA)是一种新型的非层次网络体系结构。本文从端系统角度对SUNA的一种具体实现——基于服务的网络系统(SBNS)进行了探索,对如何提供端到端QoS进行了深入研究。同时系统分析了端系统支持QoS的要求,讨论了端系统提供QoS的必要条件,然后从资源控制、拥塞控制、处理调度和流量整形等多方面进行了深入研究,并对相应功能服务元提出了设计思想。本文主要作了如下创新性研究工作:1.提出了在SBNS端系统中实现QoS的框架。由于不同的网络应用对QoS有着不同的需求,因此端系统应具备协调不同QoS需求的能力。本文研究了端系统提供QoS应该解决的一般性问题,提出了SBNS端系统中实现QoS的框架。2.提出了端系统中一种基于延迟的拥塞控制改进算法(EDCA)。EDCA是在端到端DCA拥塞控制算法的基础上,进一步分析了每个数据报文的往返时延(RTT)构成,更加准确地估计网络拥塞状况,从而调节发送数据的流量,尽量避免拥塞发生。3.对服务元调度进行了深入研究,提出了一种动态调整优先级的服务元管理器调度算法(DAPA)。DAPA算法可以让端系统中不同类型的网络应用获得相应的网络服务。通过合理调度,对资源要求高的数据流会优先得到服务。4.提出了在端系统中一种基于报文的自适应流量整形算法PBATS。PBATS算法针对SBNS端系统的流量特点,综合考虑了比特速率和包速率的匹配问题,具有良好的整形效果,显著提高了网络的抗拥塞能力。5.实现了SBNS端系统原型,并以此组建了SBNS端系统的QoS测试床。该平台已成功运行了多种因特网上流行的网络应用。测试结果表明,基于SBNS的端系统能够很好地控制网络应用程序的QoS。最后分析了在现有TCP/IP网络中实现此端系统的方法。
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全文目录
摘要 5-7 Abstract 7-13 第一章 绪言 13-34 1.1 当前网络的现状 13-15 1.1.1 QoS是网络应用发展的需要 13-14 1.1.2 网络端系统与QoS 14-15 1.2 因特网的QoS及其研究进展 15-21 1.2.1 综合服务模型 16-17 1.2.2 区分服务模型 17-20 1.2.3 Internet端到端QoS解决方案 20-21 1.3 新型网络体系结构及其研究状况 21-27 1.3.1 网络体系结构的概念 21-22 1.3.2 当前层次网络体系结构及其优缺点 22-23 1.3.3 新型网络体系结构的研究 23-27 1.4 基于服务的网络系统 27-32 1.4.1 SUNA的基本思想 27-31 1.4.2 基于服务的网络系统及其端系统特点 31-32 1.5 论文主要贡献 32 1.6 论文组织 32-34 第二章 SBNS提供的服务研究 34-49 2.1 引言 34 2.2 网络服务的一般性研究 34-40 2.2.1 网络应用的发展 35-36 2.2.2 现有网络系统提供的网络服务 36-39 2.2.3 网络服务的一般模式的研究 39-40 2.3 SBNS提供的服务研究 40-45 2.3.1 SBNS提供服务的分析 41-42 2.3.2 SBNS的服务组合及其端系统提供的服务类型 42-45 2.4 SBNS端系统QoS的实施框架 45-48 2.4.1 SBNS端系统QoS的特点 45-46 2.4.2 SBNS端系统QoS管理的内容 46-47 2.4.3 SBNS端系统QoS实施框架 47-48 2.5 小结 48-49 第三章 资源控制 49-59 3.1 引言 49-50 3.2 资源预留和访问控制 50-54 3.2.1 QoS网络通信的资源条件 50-51 3.2.2 QoS的定义 51-53 3.2.3 SBNS中的资源请求处理过程 53-54 3.3 流量监管 54-56 3.3.1 流量监管的作用 54 3.3.2 超出流量的处理 54-55 3.3.3 令牌桶流量监管原理 55-56 3.4 流量监管服务元(TMSU) 56-58 3.5 小结 58-59 第四章 拥塞控制 59-79 4.1 引言 59-62 4.2 当前网络的拥塞控制概况及分析 62-67 4.2.1 TCP/IP的拥塞控制 62-65 4.2.2 ATM的拥塞控制 65-66 4.2.3 当前拥塞控制的特点与展望 66-67 4.3 基于延迟的端到端拥塞控制研究 67-74 4.3.1 当前基于端系统的拥塞控制研究状况 67-68 4.3.2 影响RTT的因素分析 68-70 4.3.3 基于迟延的拥塞避免改进算法 70-72 4.3.4 仿真试验及性能分析 72-74 4.4 拥塞控制系列服务元的研究 74-78 4.4.1 SBNS端系统的拥塞控制功能 74-75 4.4.2 拥塞控制类服务元的设计研究 75-78 4.5 小结 78-79 第五章 服务元调度 79-91 5.1 引言 79-80 5.2 服务元的属性和组织 80-84 5.2.1 服务元的属性 80-82 5.2.2 微服务的属性 82-84 5.2.3 网络服务类型的组成 84 5.3 服务元管理器 84-85 5.4 SUM的调度研究 85-90 5.4.1 一种动态调整优先级的调度算法 86-89 5.4.2 SUM的调度分析 89-90 5.5 小结 90-91 第六章 流量整形 91-112 6.1 引言 91-92 6.2 流量整形研究概述 92-97 6.2.1 突发流量与流量整形 92 6.2.2 端系统中流量整形的特点 92-94 6.2.3 流量整形的基本算法 94-95 6.2.4 流量整形的研究概况 95-97 6.3 一种端系统面向报文流的整形方法 97-103 6.3.1 SBNS端系统的整形要求 97-98 6.3.2 一种基于报文流的自适应流量整形算法(PBATS) 98-103 6.4 流量整形算法分析 103-110 6.4.1 网络微积分 103-108 6.4.2 自适应整形算法的分析 108-110 6.5 小结 110-112 第七章 SBNS原型设计及其端系统QOS测试 112-129 7.1 SBNS原型设计 112-117 7.1.1 总体结构 112-113 7.1.2 一种GSocket的设计 113-115 7.1.3 微服务和服务元的设计 115-117 7.1.4 SDU格式 117 7.2 SBNS实施模型及分析 117-120 7.3 构建端系统QoS测试平台 120-122 7.3.1 配置监测系统设计 120-121 7.3.2 可扩充设计 121 7.3.3 辅助软件 121-122 7.4 系统QoS测试方案及其结果分析 122-127 7.4.1 测试目标和测试环境的构造 122 7.4.2 测试结果及其分析 122-127 7.5 SBNS设计思想在IP网络中的应用分析 127-129 第八章 全文总结 129-132 8.1 研究结论 129-130 8.2 研究展望 130-132 参考文献 132-140 致谢 140-141 作者攻博期间发表的论文、科研和著作 141-142
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络结构与设计
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