基于令牌桶算法的网络流量控制技术的研究和实现.pdf

内蒙古大学硕士学位论文基于令牌桶算法的网络流量控制技术的研究与实现姓名:刘振宇申请学位级别:硕士专业:计算机技术指导教师:吴承勇20120525内蒙古大学硕士学位论文基于令牌桶算法的网络流量控制技术的研究与实现摘要全球知名的ISP流量管理公司公布的《中国互联网实际流量模式分析报告》显示,P2P业务流占因特网业务流的比重正在逐步增加;据2012年1月公布的《第29次中国互联网络发展状况统计报告》数据显示,中国网民数量近几年以6%的速率增长。校园网,规模不断扩大、覆盖群体越来越多、应用部署越来越复杂,已经成为占网民总数相当比例的老师和学生获得信息的主要手段之一,其除了要满足传统的网页浏览、电子邮件、FTP应用外,还要满足用户不断尝试在Intemet上拓展的对Intemet数据的传输提出了高速率、低时延、低抖动等一系列更高要求的新业务。这些新业务对目前面向非实时的数据通讯而设计的Intemet提出了更高的服务质量要求。本文是针对提高校园网网络服务质量提出来的,通过研究RFC2697与I心C2698中定义的单速率三色标记令牌桶算法和双速率三色标记令牌桶算法两种令牌桶算法的工作原理与数学理论依据,针对校园网的具体情况,对不同应用提供具有区分度的层次性的不同服务,改进原有令牌桶算法的效率,在开源系统上实现基于令牌桶算法的流量控制系统。本文开篇从研究课题的背景、国内外研究现状以及本课题主要解决的关键问题入手,在分析了网络流量控制技术内核原理以及Linux下的N雠lter/Iptables框架的工作原理和TC模块的运行机制后,着重研究了系统设计的关键环节——端口中有效的队列调度策略。随后介绍了现有的令牌桶基于令牌桶算法的网络流量控制技术的研究与实现技术以及RFC定义的不同令牌桶算法的区别和令牌桶算法在具体应用中的实现,以探讨令牌桶算法在网络流量控制中的关键问题一一令牌产生速率问题。在以上分析的基础上,结合校园网实际情况,引入负荷测量的技术、特殊IP处理技术、休息日工作日区别策略等措施,文章阐述了基于令牌桶算法的网络流量控制系统的设计方案,并且通过模拟实验,进一步验证了基于令牌桶算法的网络流量控制系统的设计的可行性。关键词:令牌桶,TC,网络流量控制,WORKFLoWCONTROLTECHNoLoGYBASEDoNTHEToKENBARRELSABSTRACTOneoftheworld’smost胁nousISPnowmanagementpublished¨China’sIntemetactualnowmodeanalysisreport¨,owis铲aduallyincreasinginP2Ptraf!Eicstream;workdeVelopmentstatestatisticreportdatashows,usersinChinainrecentyearsattherateof6%,whichhavebeenexpalldmgmoreandmorecoverage铲oups,applicationdeployment,plex,esstoIntomatlon,withwhowassignificantproportionofthetotalnumberofIntemetusers·workinadditiontomeetitstraditionall,FTPapplication,butalsotomeettheusersof郇,ingtoexpandontheIntemet,forwhichdatatraIlsmissionputfonⅣardthehi曲-rate,lowdelay’Ⅳlcesputahigherqualityofservicerequirementsforttlenon‘real-、,icequality,恤ou曲thereseaurchRFC2697andRFC2698definedasingleratethreecolormaurkertokenbucketalgorithmandtworate恤eecolormarkertokenbucketalgorithmtwotokenbucketalgorithmworks趾dmathematicalalgorithmtheorybasis,,1eVelofdiscrimination基于令牌桶算法的网络流量控制技术的研究与实现ofdifIferentserViceshasproVidedf10rdif五巳rentapplic:孔ions,improv