基于计算机网络拥塞的解决方法探析

基于计算机网络拥塞的解决方法探析

摘要：解决网络系统中的拥塞的方法有很多种，其中对于算法的优化是最为基础的方法。本文在研究中在新网络协议框架下设计了新的路由算法以及网络拓扑模型，可以解决网络拥塞控制问题，并且经过仿真以后发现方案可行，因此对网络拥塞控制的研究具有重要的意义。本论文所做的主要工作有：1．在对网络拥塞控制、网络路由进行综述与分析的基础上，对网络拓扑模型进行了设计和研究；2、在对QoS及QoS路由分析的基础上，给出了QoS新的路由算法，为进行网络路由优化、网络拥塞的预防和控制提供了条件；3．给出了系统设计实现及其仿真，并进行了性能分析。仿真结果表明该优化算法可实现网络拥塞控制，提高网络性能，达到拥塞预防的目的。

关键词：计算机网络拥塞解决

Internet是一个不断发展的计算机网络，其支撑技术可追溯到1969年的美国军方高级研究计划局ARPANET（Advanced Research Project Agency NETwork），但Internet的真正出现是在1973年。Internet标准化过程自其诞生之日起至今并没有发生什么巨大的变化，TCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol，传输控制协议/因特网协议）就是其中之一。

一、网络拥塞问题探索

在传统的意义上来说，地址资源是很少的，业务也就自然很难开展，限制了很多的流量，也对网络通信的畅通带来了一定的阻滞。所以按照传统的方法就是运用NAT技术或端口复用技术，这个技术可以改变一些网络阻碍的情况，可以在一定范围内加强带宽和网络用户的使用率，但是这个是不得已的举动，因为端口复用带来了很多的问题，这些问题甚至在目前的范围内无法找到可以解决的方法。而且一旦用户用的系统是ADSL，就很难实现所谓的端口复用，因为这个系统操作下，IP地址是临时分配的，不为固定单机所拥有，它虽可方便地访问一些网络资源，但其它用户很难与此计算机进行联系。在我们所探讨的远程教育的问题中，这个情况就形成了很大的障碍，导致了整个系统无法很好的利用，教学交互会出现不平衡的情况。

二、网络拥塞的解决方法

利用新的网络协议可以解决好这个问题，因为IPv6报头增加了扩展报头，IPv6可以简单地完成功能扩展，IPv4报头字段最大容量为40个字节的选项，而IPv6扩展报头的长度仅受数据包长度限制。

IPv6比起IPv4更加的安全，而且最大限度提升了对加密和认证的支持，因为IPv4安全机制基本都建立在应用程序级，这些类似于HTTP、SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层协议）等的安全介入协议等，都是较为简单的网络管理协议，这些管理协议很少可以用网络来完成其安全的性能配置。为了缓解整个

IP地址枯耗的速度，较大程度的引进NAT技术，就可以发展更加广泛的技术运用，目前对于企业网的技术运用很大程度上是出现了一些较大的问题，虽然都运用了NAT技术，但是这种技术一般来说存在着一些巨大的问题，有时候会破坏整个端到端的原则。

一个IPv6安全传送是要通过加密和验证来得到安全保护的，这种安全加密和验证通常起到的作用使得数据流安全的进行了传递。IP地质在全球都是唯一的，因为这种唯一性可以清楚地标志整个系统的节点设置，从而能够防止NAT 对于安全的一些破坏。

IPv6基本报头较IPv4报头的格式要简单。报头的简化改变了IP的各种工作方式。而这个报头在IPv4中表现为10个固定长度的域、2个地址空间和若干个选项，到了IPv6中基本报头只有了6个域和2个地址空间，从表现上看也要简单很多。

Ipv6因为拥有统一的报头长度，所以长度字段就不再需要了，所以就节省了几个域和地址空间。IPv6从源节点开始进行分段，在这个过程中不再进行其他的路由器分段，这样路由器的工作负荷就低了。IPv6基本报头虽然双倍大于IPv4报头，但是其处理的域也减少到了8个，这样一来，就无需花费太多的内存容量，又大大减少软件处理的内容。

也正因为如此，所以路由的算法需要进行优化，才能够适应新网络环境的运用。

我们改变这个系统的目的在于

1.极大扩展网络地址空间

IPv6中IP地址从原来的32位增加到了128位，实现了一个巨大的空间，这个空间可以多储存几千万个地址，所以可以说是极大的扩展了网络地址空间。采用IPv6后，基本上每个用户都能够拥有一个不重复不公用的IP地址，作为个人的标识之一，这个地址还可以终身使用。

2.与传统上网络地址的表示方法有很大的差异

到了IPv6协议中，由于实现了巨大的地址空间，所以不管是采用二进制还是点分十进制，都要表达的非常复杂。于是就引进了冒号十六进制来表示IPv6地址。

3.不同的网络地址分类

IPv6取消了IPv4的广播地址，众所周知，在IPv4中的IP地址分为A、B、C、D、E五类，其中有一个为广播地址，在Ipv6 中可以被取消。广播地址Broadcast Address是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址，给网络的运

用带来了很大的问题，所以能够取消这个广播地址可以说是一个很大的进步。同时IPv6还增加了任意播地址。

而IPv6将用户拥有地址变成了ISP拥有地址，这就可以有效地阻止上面的事情发生，当用户变更ISP时，全球的网络地址将更新ISP的地址。这样ISP能大大提高控制路由信息，防止路由爆炸的发生。

三、论证小结

其次，此次测试发现，有些设备配置1000条规则产生的影响较小，而有的却很明显。防火墙在收到数据包时首先要与其配置的规则相比对，并且根据规则转发或抛弃数据包。在规则繁多的情况下，采用设计科学的算法可以节约许多规则比对时间。事实上，在测试中我们也发现，有些设备在某些包长配置了1000条规则的性能还比一条规则的略有提高，说明该设备更能够充分、合理地利用资源。

一个完整而准确的网络拓扑模型是进行网络拥塞控制的前提，但是由于Intemet自身复杂的特性及缺乏进行系统研究的方法论，可以这样说，现有的Interact拓扑模型都存在一定的局限性。因此进一步的研究工作是，将数据挖掘与图论结合起来，或者开发新的拓扑测量技术，从数据中发现新特征；由于网络拓扑与细胞网络、人际关系网等具有自相似的共同特征，借鉴其他复杂网络的研究成果，发现Intemet拓扑形成的内在机制。

参考文献:

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[5]ISO，ISO(2005),ISO/IEC TR 13335,Guideliens for the Management of IT Security, ISO，2005-06-15.