基于QoS机制的多网卡联合传输研究与实现

发布时间：2017-11-05 21:23

本文关键词：基于QoS机制的多网卡联合传输研究与实现

【摘要】：随着当今互联网的迅猛发展,网络业务种类和规模获得了爆炸式的增长,无线互联网带宽资源逐渐显得捉襟见肘。另一方面,硬件的快速更新迭代,越来越多的终端设备装备了多个网络接口,当用单一网卡进行数据传输满足不了高速业务的带宽需求的时候,可以利用终端设备上的多张网卡(内置或者外置)联合传输数据来提高网络的吞吐量和网络的稳定性。本文通过基于不同协议层的多网卡联合传输方案,在当今网络架构下,选择了实现多网卡联合传输方案最适合的协议层和传输协议,即传输层和MPTCP(multipath transmission control protocol,多路径传输协议)。研究了MPTCP的核心技术并分析了该协议在多网卡联合传输中存在的问题,即由MPTCP中各条传输子流性能不一样导致的数据包乱序问题。它不仅有可能导致接收端缓存上溢,还会造成发送端不必要的假重传,进而拖累整个网络吞吐量的问题。针对该问题,本文对标准MPTCP协议中的路径调度机制进行修改,提出了基于链路质量估计的多网卡传输方案。该方案根据链路的质量评估模型首先将MPTCP协议中所有传输的子流分为可用子流和备用子流,然后在可用子流中选择链路质量最好的子流进行当前数据的传输。这便有效减缓了数据包的乱序问题,提高了多网络带宽聚合后的吞吐量。另外,目前互联网网络业务种类越来越多且越来越复杂,本文充分考虑到不同业务对QoS保障的要求不一样,传统QoS技术已经满足不了多网卡联合传输,提出了一种区分业务的多网卡QoS保障传输技术方案,该方案能有效地识别业务,并根据业务对QoS保障的要求来选择合适的网卡进行数据传输,从而提高了网络资源的利用率。本文在NS-3仿真工具中,加入了修改过的MPTCP协议模块,并对加入了基于链路质量的路径调度算法的MPTCP协议进行了仿真分析,验证了优化后的MPTCP,与原MPTCP相比,其网络吞吐量和网络稳定性得到了提高。本文搭建了Linux测试床,对基于机器学习算法的业务识别模块和基于业务识别的路径调度模块进行了功能测试和性能测试,验证了业务识别模块能够提高识别业务的准确率,并且多网卡调度模块能够根据识别出的业务类型选择合适的网卡进行数据传输。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.09

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