多宿主特性与叠加网络共存环境下的多路径传输机制与友好性理论研究

As for the existing Internet, multihoming characteristic and overlay network can take advantage of parallel multi-path technology to transmit data between a pair of correspondent host, to improve the end-to-end network transmission throughput in a simple and effective way, to enhance the robustness of data transmission, and to meet the user fast-growing service requirements. Exploring the multihoming characteristic can avoid the access bandwidth bottleneck and the idle of access network resources, to improve the access bandwidth bottleneck; on the other hand, overlay network can compensate for the limitations of existing IP routing protocol and provide more choices of the available path through other overlay nodes forwarding, to improve the network resources utilization effectively. The project is planned to depend on our earlier works about the multi-path transmission based on the multihoming capabilities, to expand the multipath scenes of overlay network, to maintain the principle of network friendly, to continue conducting an in-depth research on a more complex multi-path transmission scheduling and control technology. .The general goal of this project is to establish a more general multi-path transferring, traffic scheduling theory and collaborative mechanism, which includes the three aspects of core functions and a systme architecture: (1) overlay transport control integrating multipath and chain, (2) multi-path scheduling when the multihoming characteristic and overlay networks coexist, (3) friendly multipath selection based on non-cooperative game, and (4) a practical system architecture of heterogeneous multipath transferring and its key algorithms. This project also has the following objectives: (1) realizing collaborative coexistence of a variety of heterogeneous paths produced by multihoming or overlay networks, (2) reducing the negative influence of the multipath transfer to other networks surrouding, (3) taking full advantage of network resources in a fair and high efficient way, and (4) promoting a benign and healthy development of future network.

对现有互联网而言，多宿主与叠加网络两种技术可以在一对主机之间生成并利用多条路径进行并行数据传输，从而有效提高端到端的数据传输速率，增强数据传输的健壮性。一方面，利用多宿主特性可以避免接入带宽的瓶颈以及闲置网络资源的浪费；另一方面，叠加网络在弥补现有IP路由协议局限性的同时，借助叠加节点的转发可提供更多可达路径的选择，进一步提高整体网络资源的利用率。本项目拟在前期对基于多宿主特性多路径传输的研究基础上，扩充叠加网络多路径的场景，继续对更复杂的多路径传输调度和控制技术进行深入研究。本项目的总体目标是建立一套更为通用的多路径传输的流量调度与控制理论，包括多路径与链式结合的叠加网络传输控制、多宿主特性与叠加网络共存的多路径流量调度、基于博弈模型的友好多路径选择等三项核心功能与一个具有实际应用价值的异质多传输路径共存下的系统架构，保证多路径传输中资源使用的高效性与公平性，促进未来网络良性健康的发展。

随着网络终端的异构化以及服务资源的集成化的双重趋势，急需解决用户跨越异构网络、终端所带来的服务质量保证、平滑移动性、资源虚拟化及运营管理等一系列新的关键问题，实现高效的业务控制和一致的用户体验。本项目建立了一套多路径传输理论基础和较全面的实施算法，包括多路径与链式结合的叠加网络传输控制、多宿主特性与叠加网络共存的多路径流量调度、基于博弈模型的友好多路径选择等三项核心功能与一个具有实际应用价值的异质多传输路径共存下的系统架构，保证多路径传输中资源使用的高效性与公平性，在搭建仿真环境验证新型机制的可行性。此外，课题组深化了有关传输资源和接入资源的虚拟化和重构机制的研究，提出了具有业务感知能力的接入资源的虚拟化机制、基于接入资源汇聚的多路径并行传输机制、业务信令流量的自适应控制等理论与机制。在多路经传输技术上形成了一整套创新性研究成果，在相关领域产生了一定的影响力。经过项目组全体成员的共同努力，圆满实现了预定计划和总体目标，具体成果如下：.（1）研究了适用于叠加网络的多路径传输机制，实现流量分割在选定的多条路径上分发数据，并确保数据包按序到达，同时兼顾流量的负载均衡。探索适用于叠加网络的“逐跳”拥塞控制和丢包恢复机制；.（2）设计了一种高效、可靠的通用多路径拥塞控制机制，支持多宿主特性与叠加网络共存环境下，考虑异构路径多样性进行多路径的选择；继续探索异构多路径并行测量技术，在满足精度需求的同时降低探测开销；.（3）研究了单业务中多路径选择自私优化目标与其他多路径传输的友好性，减少流量振荡和路径重新选择，保证资源使用的公平性，以避免资源的恶性抢占。研究了多路径选择的博弈模型，避免多路径选择机制对其他网络资源造成的恶性抢占；.（4）提出了多宿主特性与叠加网络共存环境下的系统架构，梳理异构多路径之间竞争与依存的复杂关系。设计了基础网络、多宿主主机以及叠加网络节点间的通信接口。基础网络有必要向主机提供尽可能准确的位置和连接等信息，有必要定义松耦合、可扩展、安全、通用和具有相对灵活性的标准化接口，实现异构多路径间的资源感知、共享和相互协作。.本项目在在异构混合网络的多路径传输方向上形成了一整套创新性研究成果，已在国际知名学术期刊发表SCI索引论文25篇，在流量调度相关领域形成了很强的学术影响力。