如何控制网络流量 浅析网络流量控制技术及应用

　　摘要:有效的流量控制不仅是网络稳定、高效运行的基础,同时又是各种QoS服务模型和技术的基础和前提。本文主要分析了网络流量控制技术以及在网络中的实际应用。 　　关键词:流量控制方法应用
　　
　　1、引言
　　随着网络业务的飞速发展,网络用户越来越希望得到更好的服务。网络性能越来越成为人们关注的焦点。目前网络系统的正常运行还存在一系列的问题,最为突出的是由网络流量过大引发的网络拥塞。由于网络流量的复杂性,对于网络流量的控制无法象其它线性、非线性系统一样方便地进行控制,对于网络流量控制技术的研究仍有许多难点。
　　2、网络流量控制现状
　　据统计,P2P数据流量占因特网总流量达60%,并且在用户总数没有显著增长的情况下,P2P数据流量仍然在快速持续增长。它在改变数据网络流量突发性数学模型的同时,也影响了ISP的商业运作模式。
　　2.1主要危害
　　极度利用峰值带宽,带宽统计复用的服务模型随之失效,运营商运营成本增加;长时间高度拥塞的网络带来网络管理的困难和功能失效的危险;实时性要求较高的服务,例如VoIP、Streaming Video和Audio将面临前所未有的不确定的网络运行环境;网络拥塞导致的业务投诉增加,服务品质下降。
　　2.2存在困难
　　传统的流量控制只针对IP与端口进行控制,这在基于服务型的网络环境中是没有问题的。随着P2P端到端的应用蓬勃发展,以BT为代表的应用已经成为网络流量中的主要部分。这类应用的特点是:通讯流量巨大、种类繁多、无固定服务端口、特征变化迅速、检测困难。传统手段管理P2P应用,会面临如下局限:(1)阻塞P2P常用端口:一方面拒绝了用户的正常通信要求,降低或者违反了服务条约,另一方面导致了P2P应用转向使用随机端口和专用端口(如HTTP 80端口)躲避检查;(2)使用NAT方法隐藏用户公网IP:导致了NAT穿越技术在P2P软件中的广泛应用;(3)阻塞P2P对等端向P2P信息服务节点的通信:导致了P2P对等端使用代理服务器的方法躲避检测,也导致P2P信息服务节点向随机分布和隐藏的方向发展;(4)限制用户的上行带宽:违反了服务条约而且导致了向公网用户的数据请求量增大。
　　3、合理的网络流量控制策略
　　网络流量是网络业务的最直接载体,它能够直接反映网络性能的好坏,理想状态的网络应当能够承载任何突发流量,直至超过网络的最大吞吐量。如果流量超过网络的负载能力,将会导致网络性能严重下降。网络流量的调度问题,也会直接影响网络性能,网络局部的突发流量很容易导致网络整体性能的下降,而网络中不同业务流对资源的占用不同,也会导致少数流耗用大部分带宽的情况,严重影响网络资源的利用率。因此,合理的流量控制策略显得尤为重要,我们要解决的问题不仅仅是发生拥塞如何去及时响应,更重要的是要制定合理的控制策略,避免拥塞的发生,并最大限度的利用资源。有效的管理和控制特定的业务流将对网络性能提高有着非常直接的意义。根据业务特性对网络流量的合理调度还能够提高单位带宽的收益率,同时,对流量的合理控制也是满足QoS要求的前提。
　　4、流量控制方法
　　当前的因特网流量控制主要包括两种类型:宏层控制和微层控制。宏层控制所考虑的问题总是涉及全网资源利用以及整个网络的工作效率等全局问题。微层控制是在数据流层的控制。主要包括策略控制、拥塞控制等。微层控制的对象是具体的数据流,其作用往往是局部的,具体的。
　　具体的流量控制方法有很多,其中经常用到的有以下几种:
　　4.1数据包调度
　　子网节点可以通过有选择的加快或延迟数据包的传输来进行流量控制。在IP网络流量控制中,路由器可以根据一个特定的队列服务和调度机制来传输IP分组,例如先进先出(FIFO)队列,优先级队列等。
　　4.2数据包丢弃
　　几个输入数据流共同需要同一个输出端口,如果入口速率之和大于出口速率,在这个端口就会建立队列。如果没有足够的存储空间,数据包就会被丢弃,对突发数据流更是如此。增加存储空间在表面上似乎能解决这个矛盾,但如果路由器有无限存储量时,拥塞只会变得更坏,因为数据包经过长时间的排队完成转发时,它们早己超时,源端认为它们己经被丢弃(实际上它们仍在网络中传输),因此重传这些数据包,从而浪费网络资源,加重网络拥塞。在IP路由器中,丢弃流量的方法是保证网络设备从严重的阻塞中恢复的一种重要方法。
　　4.3数据包阻止
　　当一个数据包在某个节点被丢弃时,用以得到该数据包的网络资源也就随之被浪费了。因此如果数据包在进入网络后将被丢弃的话,最好在开始就限制它们进入网络。数据包阻止也是流量控制的一个有效方法。在每个路由器接口,都有一个缓冲装置用以存储等待传输的突发,我们可以对正在排队的数据进行控制。这在实际情况下是经常使用的的方法,因为从QoS的角度出发,路由器接口队列是网络的关键组成部分,对接口排队策略进行分析和优化是网络流量控制实现的理论基础。
　　5、网络流量管理控制技术应用
　　广电宽带城域网通常由三层结构组成:核心层、汇聚层、接入层。所有的数据通过接入层汇聚到汇聚层,经过汇聚层和核心层的交换,需要访问因特网的数据通过出口转发到其它运营商。关键的网络流量管理控制点主要在网络出口和接入层。
　　在与其它运营商互联的网络出口链路上部署流量管理控制系统,提供一个高效的应用识别和带宽分配机制,保证关键应用的带宽,减少网络中“低价值”业务流量对出口带宽的侵占,可以缓解出口带宽的拥塞状况减轻网络扩容压力。在接入层部署基于流量管理控制系统,一方面可为应用流量提供进一步较为精确的识别和控制;另一方面可通过对用户业务流量的分析和统计掌握用户对业务需求的第一手资料。在保障网络不同业务QoS的同时开发更多用户关注的新业务应用,真正把网络带宽变成可有机利用、按需分配的资源。进一步还可以在核心层和汇聚层部署实施流量管理控制系统,通过该系统的带宽保障作用,对网内用户关注的实时交互业务,大客户业务流量等“高价值”流量提供服务质量保障,为其提供全程全网的QoS保障和SLA承诺。
　　6、小结
　　流量管理控制技术目前的使用,领域主要在于优化带宽使用解决带宽非法占用、网络拥塞、安全隐患等问题,以保障关键业务的服务质量和提高用户上网体验。将来,流量管理控制技术将渗透到宽带网的每一个环节,使得宽带网成为一个可以识别网络中的业务流,提供区分服务的智能网络,运营商可以对宽带网上的业务进行精细管理和经营。
　　
　　参考文献:
　　[1]高杰.基于下一代流量控制机制TCNG的带宽管理实现研究[J].微计算机信息,2006.
　　[2]任丰原、林闯、刘卫东.IP网络中的拥塞控制[J].计算机学报,2003.9.
　　[3]罗万明、林闯.阎保平.TCP/IP拥塞控制研究[J].计算机学报,2001,24(1).