陳錦妮 廉繼紅

本文利用動(dòng)態(tài)Hash算法和Telnet組件，設(shè)計(jì)了通信系統(tǒng)的分流控制器，遠(yuǎn)程部署路由器。利用SNMP組件獲取流量，管理目前的變量，反饋命令文件經(jīng)TFTP服務(wù)器傳輸至路由器，使路由器接口流量的均衡狀態(tài)得到了保證。分流策略可以不斷的隨時(shí)調(diào)整，并逐漸達(dá)到最優(yōu)的分流效果。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)態(tài)Hash算法 分流控制器 負(fù)載均衡

隨著現(xiàn)代社會通信需求不斷地增大，負(fù)載失衡的問題日益突出。本研究設(shè)計(jì)出了一種適用于電子通信系統(tǒng)的分流控制器，通過運(yùn)用Hash算法，對路由器輸出端口流量進(jìn)行分流，使得負(fù)載得到均衡。

1 電子通信系統(tǒng)的分流控制器設(shè)計(jì)

1.1 電子通信系統(tǒng)的分流控制原理

在動(dòng)態(tài)Hash算法的基礎(chǔ)之上，利用Telnet組件，遠(yuǎn)程部署路由器，利用SNMP組件取得接口流量，管理目前的變量。

1.2 分流控制器的模塊及其功能介紹

在電子通信系統(tǒng)中，分流控制器主要包括預(yù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)流量測量與均衡模塊、路由器均衡控制模塊。

1.2.1 預(yù)處理模塊

由于用戶的特定需求，需要預(yù)處理路由器IP報(bào)文。然后再均衡分流IP報(bào)文，如用戶需要獨(dú)立測試HTTP報(bào)文，則必須將目的端口或者源端口改為80的IP報(bào)文再反饋到處理機(jī)以此來進(jìn)行操作。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)流量測量與均衡模塊

路由器實(shí)時(shí)采集流組流量和鏈路流量，分流控制器按照路由器接口流量的大小，給每個(gè)接口維護(hù)相對應(yīng)的一條隊(duì)列，在節(jié)點(diǎn)中存儲流組信息，再依據(jù)流組信息進(jìn)行策略分流。

1.2.3 路由器均衡控制模塊

均衡分流模塊主要有路由器的新建、路由器的打開、設(shè)備狀態(tài)的獲取、動(dòng)態(tài)均衡這四個(gè)過程。經(jīng)過以上四個(gè)過程的處理，用戶的指標(biāo)得到一定程度的滿足，并且進(jìn)一步建立反饋機(jī)制。

2 Hash算法與路由器流量均衡

利用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)Hash算法進(jìn)行流組流量監(jiān)測，使路由器多個(gè)輸出端口分流均衡，采用分流策略的優(yōu)化調(diào)整獲得最優(yōu)的分流效果。動(dòng)態(tài)Hash算法的基本思路：設(shè)bsip為源IP的前16bit、asip為源IP的后16bit、bdip為宿IP前16bit、adip為宿IP后16bit、sport為源端口、dport為宿端口.算法使用XOR（∧）、右移（>>）和左移（<<）操作;hashl，hash為16bit無符號整型。把源IP和宿IP的前后16位、源和宿的端口號作為Hash的輸入?yún)?shù)，使用異或移位的Hash算法

Hashl=asip<<31asip》（16-3）;hashl=hashl∧adip; hash=hashl;

通過該函數(shù)得到流量流組對應(yīng)的Hash序列。

如圖1所示，當(dāng)路由器輸出端口2流量大于輸出端口1流量時(shí)，數(shù)據(jù)流組中的7號由輸出端口2分配到輸出端口1，通過這個(gè)過程實(shí)現(xiàn)流量均衡的目的。

該算法使得路由器流量達(dá)到均衡一般分為Hash動(dòng)態(tài)分組、流量更新及流組調(diào)整、動(dòng)態(tài)策略調(diào)整三個(gè)過程?！?.1 流標(biāo)志的Hash映射

為了提高IP數(shù)據(jù)報(bào)流量的查詢速度，需要建立流緩沖區(qū)Hash表索引。索引中存放流標(biāo)識、計(jì)算得到的Hash值以及相應(yīng)的緩沖區(qū)位置。通過Hash函數(shù)計(jì)算流標(biāo)志對應(yīng)的Hash值，然后通過Hash值找到該流在緩沖區(qū)的對應(yīng)位置。索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)雖然占據(jù)了存儲空間，但極大地提高了查找效率。這種方法對流組流量的一致性具有很好的響應(yīng)，可以得到很好的均衡分流。

2.2 流量更新與流組調(diào)整

分流控制器通過SNMP的客戶端模塊實(shí)時(shí)向路由器發(fā)出請求，要求獲得路由器接口流量，在分流控制器中為每個(gè)接口維護(hù)一條流組隊(duì)列并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

2.3 動(dòng)態(tài)調(diào)整的策略

在路由器進(jìn)行流組動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，判斷接口流量與接口平均流量的差值，根據(jù)差值的大小對各個(gè)路由器輸出端口流組流量動(dòng)態(tài)調(diào)控。在調(diào)控流組流量的時(shí)候，按照路由器輸出端口流組內(nèi)報(bào)文順序，變換報(bào)文流組，變換后流組的接口流量不小于采集流組，以此類推，完成每一個(gè)變換接口的流組。

3 實(shí)驗(yàn)分析

通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，分流器包括Main、Router、SNMP、Windows、Interface五個(gè)部分。在仿真實(shí)驗(yàn)中，首先按照假定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，模擬網(wǎng)絡(luò)中IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸過程，記錄數(shù)據(jù)包經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的信息。實(shí)驗(yàn)中測量流量采用UPD傳輸，在lOOs內(nèi)鏈路的丟包率較低。

通過仿真分析可以測得，在使用Hash函數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)流量調(diào)整后，通過多丟包率明顯降低，在6%左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用Hash算法的分流控制器在電子通信系統(tǒng)中流量均衡效果較好，在傳輸速率方面具有一定提高，同時(shí)降低丟包率，其時(shí)間開銷和空間開銷都比較好，在實(shí)際中有良好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

為了增強(qiáng)電子通信系統(tǒng)中的負(fù)載均衡適應(yīng)能力，本研究結(jié)合動(dòng)態(tài)Hash算法策略路由的方法調(diào)整路由的接口流量。分流控制器分為三大模塊：動(dòng)態(tài)更新與均衡模塊、預(yù)處理模塊、均衡分流模塊，電子通信系統(tǒng)的分流控制得到了實(shí)現(xiàn);利用動(dòng)態(tài)Hash算法，基于流量之上，使得系統(tǒng)流量得到充分的均衡。最終通過多次的仿真實(shí)驗(yàn)，得到了的結(jié)果充分表明，本文設(shè)計(jì)的電子通信系統(tǒng)中的分流控制器在傳輸時(shí)延、丟包率等方面都表現(xiàn)良好，充分地使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化。

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