CN1122393C - 网络多流控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是在网络上对多个输入流进行控制的网络元件-网络多流控制器，以及与其结合使用的导流技术。网络多流控制器的实现不需要对各个流及其状态进行专门记忆，具有多种控制特性，能满足对多个输入流进行控制和测量的需求。网络多流控制器的主要工作方式是通过刷新机制控制不同速率流的标识在记忆盒中所占比列，通过比较单元的随机选择、比较和切换，达到控制输入流在网络多流控制器输出流中的比例成分。

Description

网络多流控制器

技术领域

本发明涉及网络中对多个输入流进行控制的网络元件——网络多流控制器(简称多流控制器)。

背景技术

网络多流控制器，是对网络中多个与应用有关的信息承载流的输入输出关系进行控制的网络元件。网络传输的信息是由特定的基本传输单元(如ATM信元，IP分组等)承载，本发明统称这些可能的基本传输单元为分组。信息承载流由流标识进行区分，流标识是能从分组中直接提取的、与实际应用相关的、可以区别不同信息承载流的特征标识，本发明的网络多流控制器所具有的主要特征是无须检测实际输入流的个数，也无须专门记忆各个流的状态，就可以按输入流的特征改变输出流中各个流的比例，并可通过专门产生的特定的流改变网络多流控制器的工作点，达到有效和多样的控制特性。

自从1986年Turner提出漏桶的技术构想后，以此为基础的对于单个流进行控制的器件有了广泛的研究和开发，得到了大量应用，并已成为一种标准的网络单流控制器件。但是单流控制器件无法满足目前出现的许多对多个输入流进行控制和测量的需求。对多流进行控制和测量的常规想法是记忆所有可能涉及的流及其状态，但由于在实际网络中要进行控制的流的数目不确定，而且涉及的流数目一般很大，使得这种方法实现的复杂性超出了硬件和/或软件的实际可能，因此对于网络中多个流进行控制的独立器件在本发明前尚未出现。

发明内容

本发明的目的是：寻找不需要对流状态进行记忆的网络多流控制器，以及与网络多流控制器结合使用的各种技术。它们应该实现简单，具有不同控制特性，能满足诸如在多个流间公平的分配网络资源；对不负责任的流进行惩罚；对网络进行测量；网络或服务器负荷平衡性检查和监测；按速率进行负荷分配和工作调度等需求，具有广泛的应用前景。本发明包括了四类(六种)实现了本发明目的的网络多流控制器，并发明了应用导流控制网络多流控制器工作点的方法。本发明同时给出了一些应用实例。

本发明提供了一种网络多流控制器，用于对网络中多个与应用有关的信息承载流的输入输出关系进行控制，其特征在于包括：记忆盒，由可寻址的存储单元组成，用于存储到达流的流标识抽样；随机地址发生器，有一个地址输出端口和一个触发输入端口，用于在外部信号触发下产生对记忆盒寻址的随机地址；以及比较单元，具有主输入端口和参考输入端口两个输入端口，异标识输出端口和同标识输出端口两个主要输出端口，以及地址触发端口、新分组标识端口和记忆盒读写控制端口三个辅助输出端口，用于对分别提供到主输入端口的接收分组的流标识，与提供到参考输入端口的随机抽取的记忆盒中记忆的流标识进行比较，并按其异同将接收到的分组引导到不同的输出端口。

多流控制器的基本工作原理是将每个从网络输入的分组的流标识，与随机抽取的存放在记忆盒中的流标识进行比较，若相同则将到达的分组送往同标识端口，否则将分组送往异标识端口。一个流的标识在记忆盒中存放的多少将确定具有该标识的流在不同输出端口(同标识端口或异标识端口)总输出流中的比例，因此如何设计记忆盒的刷新机制是得到不同特性多流控制器的关键。

本发明的主输入端口刷新、异标识端口刷新和同标识端口刷新三种基本的多流控制器类型，能够实现输入流速率与相应流标识在记忆盒中占有比例的不同关系，从而满足不同应用对控制关系的不同要求。

当采用送达到同标识输出端口的分组的流标识对记忆盒进行刷新时，可以进行辅助刷新，其主要特征为：采用主输入端口到达分组的流标识对记忆盒进行辅助刷新、或采用送达到异标识输出端口的分组的流标识对记忆盒进行辅助刷新，在进行辅助刷新时采用具有辅助刷新参数γ的随机实验控制辅助刷新的频度。可以通过调节辅助刷新参数γ的取值控制该类多流控制器的行为。

可以通过后处理增强多流控制器的控制功能，其主要特征是利用记忆盒记忆单元的内容对基本多流控制器的输出做进一步的选择切换，记忆单元的内容可以和后处理单元直接耦合，也可以通过空闲处理单元管理器管理，更有效地利用后处理单元。前者称为紧密实现，而后者称为松散实现两种类型。

多流控制器可结合导流技术一起使用，其特征为采用与输入到多流控制器的流具有相同分组格式但具有独特流标识的流，能够有效地改变多流控制器的工作点。为了检测和/或控制的需要，可以在多流控制器的输出处设置导流滤除器和导流检测器。

本发明具有下列积极效果：由于多流控制器是一个网络元件，所以它可以方便地插入网络的任何地方，独立地实施对网络输入的多个流的控制，使用方便灵活，在网络应用方面有着广泛的前景，下面列举的是一些可能的应用：

维护网络资源的公平共享：惩罚高输入速率和/或不实施端到端拥塞控制的用户，

网络测量：测量最大输入速率流的速率、具有最大输入速率的流的个数，以及识别这些

          流；利用导流技术简化对最大流速率的测量，利用导流技术还可以大大简化对

          是否有超过某个特定速率的输入流存在的检测。上面叙述的速率测量可以应

          用于各种网络或服务器负荷平衡性检查和监测，

按速率进行流分离：可用于速率敏感负荷分配和工作调度。

附图说明

图1给出了多流控制器的主要组成和基本工作原理的方框图。

图2定量给出了不同记忆盒刷新机制会导致多流控制器性质不同的多流控制特性。

图3给出了主输入端口刷新多流控制器控制的流程图。

图4给出了异标识端口刷新多流控制器控制的流程图。

图5是辅助刷新参数为γ的主输入端口辅助同标识端口刷新多流控制器控制的流程图。

图6是辅助刷新参数为γ的异标识端口辅助同标识端口刷新多流控制器控制的流程图。

图7是紧密实现后处理多流控制器配置的方框图。

图8是松散实现后处理多流控制器中后处理单元配置的方框图。

图9是松散实现后处理多流控制器配置的方框图。

图10给出了如何将导流与多流控制器结合使用的方框图。

图11给出了如何采用网络多流控制器惩罚高输入速率和/或不实施端到端拥塞控制的用户，达到维护网络资源公平共享的方框图。

图12给出的方框图，可将网络多流控制器用于测量最大输入速率流的速率、测量具有最大输入速率的流的个数，以及识别这些流等不同目的。

图13给出了利用导流技术简化网络多流控制器对最大流速率测量的方框图。

图14说明了利用导流技术可大大简化对是否有超过某个特定速率的输入流存在的检测。

图15说明了网络多流控制器的速率测量如何应用于各种网络或服务器负荷平衡性检查和监测。

图16给出了可用于速率敏感负荷分配和工作调度的，单个网络多流控制器按速率进行流分离的一个例子。

图17给出了可用于速率敏感负荷分配和工作调度的，使用多个网络多流控制器级联实现按速率进行流分离的一个例子。

具体实施方式

下面对照附图对本发明进行详细说明。一、网络多流控制器的实现(参照图1-图9)1.1、基本组成(参照图1)：本发明的网络多流控制器的基本组成包括记忆盒、随机地址发生器和比较单元三个主要部分。记忆盒：由可地址的存储单元组成，每个存储单元用来存放流的标识，记忆盒中存储单元的个数称为记忆盒长度。从外部看记忆盒有读、写、地址和读写控制四个端口，外部设备在读写控制端口提供读写控制信号后，通过读和写端口可以分别对当前地址的记忆盒存储单元进行数据读取和内容刷新。我们这里说的流标识是和实际应用有关的、可从接收到的分组中直接提取的流的特征，如流的地址(IP信源地址、信宿地址、发送接收端口号，子网地址及其各种组合等)，流的协议特征(各种类型的TCP，各种不同的UDP等)，流的业务特征(网页浏览，各种语声/图片/视频编码方案等)等，从流的分组中抽取哪些特征以及如何将这些特征映射到存储单元是和具体应用相关的问题，在多数情况下不难设计，如采用IP源和宿地址对作为流的特征时，需要的存储单元容量为8字节(Ipv4协议)，RFC791协议文件明确规定了这些地址在每个IP分组中所处的位置。随机地址发生器：有一个地址输出端口和一个触发输入端口，在每一次触发后随机地址发生器产生一个在1到n(记忆盒长度)之间均匀分布的随机整数，称为随机地址，并将这个产生的随机地址输出到记忆盒的地址端口。比较单元：具有两个输入端口：主输入端口和参考输入端口(简称参考端口)，两个主要输出端口：异标识输出端口(简称异标识端口)和同标识输出端口(简称同标识端口)，以及三个辅助输出端口：地址触发端口、新分组标识端口和记忆盒读写控制端口。比较单元从主输入端口接收流的分组，抽取每个分组所包含的流标识，并将抽取的流标识与参考端口输入的流标识进行比较，若两者不相同则将接收到的分组送到异标识端口输出，反之送到同标识端口输出。1.2、基础实现(参照图1-图6)基本的网络多流控制器基础实现的连接关系表述在图1的图面说明中。比较单元的主输入端口、异标识输出端口和同标识输出端口构成多流控制器的主要外部输入输出端口。在有必要时也可将记忆盒设计成能从外部查看的形式。除去记忆盒的刷新过程外，它的工作流程如下：来自网络的流连接到比较单元的主输入端口，每当主输入端口有一个新的分组到达，比较单元提取该分组包含的流标识并将流标识存放在新分组标识端口的新分组标识寄存器中，同时通过地址触发端口启动随机地址发生器产生一个新的随机地址，记忆盒将这个随机地址内存放的流标识通过读端口送到比较单元的参考端口并由比较单元将它锁定到参考标识寄存器中，比较单元比较参考标识寄存器中的流标识与新分组标识寄存器中的流标识，若相同则将新到达分组送到同标识端口输出。若不同则送到异标识端口输出。根据记忆盒的不同刷新策略本发明给出了三类基本的网络多流控制器：主输入端口刷新多流控制器、异标识端口刷新多流控制器和同标识端口刷新多流控制器。1.2.1、主输入端口刷新多流控制器的控制流程由图3的图面说明表述。在下面的图面说明(图3，4，5，6)中，在虚线框内由实线连接的分为上下多个层面的部分是指可以并发执行的部分，控制流程必须完成虚线框内的全部任务；在一个比较任务之后用点划线连接的不同指向是进行比较后的执行过程分歧，视比较结果控制流程只选择与比较结果一致的那个执行路线前进。主输入端口刷新多流控制器的记忆盒刷新过程如下：比较单元将收到的参考端口的流标识锁定到参考标识寄存器后，启动记忆盒的刷新过程，即触发随机地址发生器产生一个新的随机地址，并将新分组标识寄存器中存放的新到分组的流标识写到记忆盒中新随机地址指定的存储单元内。由于这个刷新过程等价于使用主输入端口到达分组的流标识来对记忆盒进行刷新，所以我们称采用或等价采用主输入端口到达分组的流标识来对记忆盒进行刷新的多流控制器为主输入端口刷新多流控制器。1.2.2、异标识端口刷新多流控制器的控制流程由图4的图面说明表述。它的记忆盒刷新过程如下：比较单元在比较了参考标识寄存器中的流标识与新分组标识寄存器中的流标识，发现它们不同后才启动记忆盒的刷新过程，即触发随机地址发生器产生一个新的随机地址，并将新分组标识寄存器中存放的新到分组流标识写到记忆盒中新随机地址指定的存储单元内。由于这个刷新过程等价于使用比较单元送到异标识端口的分组的流标识来对记忆盒进行刷新，所以我们称采用或等价采用比较单元送到异标识端口的分组的流标识来对记忆盒进行刷新的多流控制器为异标识端口刷新多流控制器。1.2.3、同标识端口刷新多流控制器(参照图5和图6)按不同的刷新机理又分为主输入端口辅助同标识端口刷新多流控制器和异标识端口辅助同标识端口刷新多流控制器两种。这两种多流控制器均具有一个取值在0与1之间的辅助刷新参数γ，在控制器的比较单元内部有一个产生在0与1之间均匀分布随机数的辅助刷新随机数发生器。通过调节辅助刷新参数γ的取值控制该类多流控制器的行为。1.2.3.1、辅助刷新参数为γ的主输入端口辅助同标识端口刷新多流控制器的控制流程由图5的图面说明表述。它的记忆盒刷新过程如下：在新到达分组的流标识锁定在新分组标识寄存器后，启动比较单元内的辅助刷新随机数发生器，若辅助刷新随机数发生器新产生的随机数大于辅助刷新参数γ，则跳过辅助刷新过程直接进入主刷新过程，否则启动辅助刷新过程：触发随机地址产生器，并将新分组流标识寄存器存放的流标识写到记忆盒相应于随机地址发生器输出地址所指定的存储单元内，然后进入主刷新过程。在主刷新过程中，只有在比较单元比较了参考标识寄存器中的流标识与新分组标识寄存器中的流标识，并发现它们相同后才实施记忆盒的主刷新过程，即又一次触发随机地址发生器产生一个新的随机地址，并将新分组标识寄存器中存放的新到分组流标识写到记忆盒中新随机地址指定的存储单元内。由于这个主刷新过程等价于使用比较单元送到同标识端口的分组的流标识来对记忆盒进行刷新，并以概率γ用主输入端口收到分组的流标识来对记忆盒进行辅助刷新，所以我们称它为辅助刷新参数为γ的主输入端口辅助同标识端口刷新多流控制器。1.2.3.2、辅助刷新参数为γ的异标识端口辅助同标识端口刷新多流控制器的控制流程由图6的图面说明表述。它的记忆盒刷新过程如下：比较单元比较了参考标识寄存器中的流标识与新分组标识寄存器中的流标识后，若发现它们不同，则启动辅助刷新过程，否则启动主刷新过程。若启动辅助刷新过程，则启动比较单元内的辅助刷新随机数发生器，只有在辅助刷新随机数发生器新产生的随机数不大于辅助刷新参数γ时，才真正实施辅助刷新：触发随机地址发生器产生一个新的随机地址，并将新分组标识寄存器中存放的新到分组流标识写到记忆盒中新随机地址指定的存储单元内。若启动主刷新过程，则比较单元触发随机地址发生器产生一个新的随机地址，并将新分组标识寄存器中存放的新到分组流标识写到记忆盒中新随机地址指定的存储单元内。由于这个主刷新过程等价于使用比较单元送到同标识端口的分组的流标识来对记忆盒进行刷新，并以概率γ用送到异标识端口分组的流标识对记忆盒进行辅助刷新，所以我们称它为辅助刷新参数为γ的异标识端口辅助同标识端口刷新多流控制器。

以上定义的三类四种基本多流控制器的工作流程的图面说明示于图3到图6，图中用点划线连接的是进行比较后的执行过程分歧，在虚线框内由实线连接的分为上下多个层面的是指可以并发执行的部分。1.3、具有后处理的多流控制器(参照图7、8、9)：可以通过后处理增强多流控制器的控制功能，其主要特征是利用记忆盒记忆单元的内容对基本多流控制器的输出做进一步的选择切换，记忆单元的内容可以和后处理单元直接耦合，也可以通过空闲处理单元管理器管理，更有效地利用后处理单元。前者称为紧密实现而后者称为松散实现两种类型。1.3.1、紧密实现后处理多流控制器的图面说明示于图7。主要的后处理功能由切换单元完成。切换单元的功能和比较单元的主要功能类似，它有两个输入端口：流输入端口(I端口)和参考输入端口(C端口)，以及两个输出端口：异标识输出端口(P端口)和同标识输出端口(D端口)。在I端口输入的是分组流而在C端口输入的是流标识。切换单元在收到I端口的新到达分组后，抽取分组包含的流标识，并将这个标识与C端口的流标识进行比较，若两者相同则将新到达分组送往D端口，否则将新到达分组送往P端口。紧密实现后处理多流控制器的主要特征是利用了一组将前一个切换单元的P输出端口连接到下一个切换单元I输入端口的切换单元链来进行基本多流控制器的后处理。切换单元链的第一个切换单元的I输入端口接到基本多流控制器的异标识端口，切换单元链的最后一个切换单元的P输出端口作为后处理多流控制器的总异标识输出端口，而切换单元链中每一个切换单元的D输出端口以及基本多流控制器的同标识端口均复接在一起构成后处理多流控制器总同标识输出端口。切换单元链中的每一个切换单元的C输入端口与基本多流控制器记忆盒中的一个存储单元相连，将存储单元存放的流标识作为该切换单元C端口输入的流标识。后处理单元的个数可以少于基本多流控制器中记忆盒的长度，在这种情况下只须将部分记忆盒的存储单元与切换单元连接。1.3.2、松散实现后处理多流控制器的实现中要涉及由图8书面说明的松散型后处理单元。松散型后处理单元由切换单元，计数和门限比较器以及标识寄存器组成，切换单元已在前面定义。松散型后处理单元的主输入输出端口分别为：流输入端口(端口I)、参考输入端口(端口C)、异标识输出端口(端口P)和同标识输出端口(端口D)，此外还有辅助端口：门限输入端口(端口Th)，定时输入端口(端口T)，写入使能端口(端口Ec)和空闲标识端口(端口S)。松散型后处理单元的工作方式如下：切换单元按照前面叙述的方式进行工作，即在收到I端口的新到达分组后，抽取分组包含的流标识，并将这个标识与C端口的流标识进行比较，若两者相同则将新到达分组送往D端口，否则将新到达分组送往P端口。计数和门限比较器对于从切换单元的D端口收到的分组数进行计数，即每收到一个来自切换单元端口D的分组，计数和门限比较器中计数器的内容加1。定时输入端口输入的是一个脉冲信号，每当收到定时输入端口输入的一个脉冲时，计数和门限比较器将其内部计数器的内容锁定后对内部计数器清零，然后将锁定的计数器内容与门限输入端口输入的门限值进行比较，若锁定的计数器的内容小于门限值，则对空闲标识端口置位并将标识寄存器清零。当外部要对标识寄存器的内容改写时应在参考输入端口提供要改写的内容同时激活写入使能端口。

松散实现后处理多流控制器实现的书面说明示于图9。在紧密实现后处理多流控制器中，当多个有相同流标识的存储单元分别连在切换单元链的不同切换单元时，只有排在切换单元链最前面的那一个切换单元起作用，排在链后面的所有切换单元都白白浪费了。松散实现后处理多流控制器引入了空闲处理单元管理器，有效地克服了这个问题。在松散型后处理单元检测到空闲后，它通过空闲标识端口(端口S)通知空闲处理单元管理器，空闲处理单元管理器将该处理单元登记在它的空闲单元池内，当空闲处理单元管理器的空闲单元池不空时，空闲处理单元管理器触发随机地址发生器，随机地选择记忆盒中的存储单元逐个填满所有的空闲后处理单元的标识寄存器。二、导流技术与网络多流控制器的结合使用(参照图10)

导流是一个与输入到多流控制器的流具有相同分组格式但具有独特流标识的流，导流可以在本地产生，也可以从网络前端产生，与输入到多流控制器的其它输入流汇聚后输入到多流控制器，视实际应用，可以在多流控制器的主要输出端口(异标识端口和同标识端口)设置导流滤除器和导流检测器，使用导流的图面说明示于图10。导流滤除器的目的是为了不使导流传输到下一级，导流检测器检测的可以是简单的导流显著性(如收到的导流分组数是否高于某个门限)，也可以是较为精细的导流到达比例(单位时间到达该端口的导流分组数/导流产生分组的速率)。施加不同速率的导流能够有效地改变多流控制器的工作点。三、网络多流控制器的应用(参照图11-图17)

由于多流控制器是一个网络元件，所以它可以方便地插入网络的任何地方，独立地实施对网络输入的多个流的控制，使用方便灵活，在网络应用方面有着广泛的前景，下面列举的是一些可能的应用实例。3.1、维护网络资源的公平共享(参照图11)：目前因特网维护的是一个相等丢失率机制，并不维护网络资源的公平共享，输入到网络速率高的用户能得到更高的实际传输速率，这往往严重伤害输入到网络速率低的用户。要维护网络资源的公平共享就要求有一个对用户输入流的速率敏感的网络元件，它对输入速率高的流实施高的丢失率。将多流控制器按图11的方法插入传统的网络连接时，它们本质上均能够对输入速率高的流施加高的丢弃率，满足维护网络资源共享的基本要求。不同类型的多流控制器又具有不同的控制特征，能够满足不同共享策略的需求。最接近于MAX_MIN共享策略的多流控制器是辅助更新参数γ具有中等取值的同标识端口刷新多流控制器。3.2、惩罚高输入速率和/或不实施端到端拥塞控制的用户(参照图11)：当在图11所示的配置图中使用小辅助更新参数γ取值(0.01以下)的同标识端口刷新多流控制器时，可以起到惩罚高输入速率和/或不实施端到端拥塞控制流的作用，当多个这样的流存在时，使用单纯的同标识端口刷新多流控制器所得到的惩罚力度可能不够，这时可以考虑采用具有后处理的同标识端口刷新多流控制器。也可以考虑使用级连的同标识端口刷新多流控制器。当所有输入流均是守约流而采用小辅助更新参数γ取值(0.01以下)的同标识端口刷新多流控制器时，守约流会受到多流控制器的较大干扰，利用导流技术可以有效克服这种干扰。3.3、网络测量(参照图12-图15)：利用具有小辅助更新参数γ取值(0.001以下)的同标识端口刷新多流控制器可以做如下测量：3.3.1、测量最大输入速率流的速率、具有最大输入速率的流的个数，以及识别这些流(参照图12)。测量方法如图12。可在多流控制器的同标识输出端口任意记录一个分组的流标识，在多流控制器的主输入端口测量到的该标识流的输入速率即为最大输入流速率，若同时在同标识端口处测量该标识的流的输出速率，则具有最大输入速率的流的个数可以估计为：该流输入到主输入端口的速率/该流输出到同标识端口的速率。若想识别所有具有最大输入速率的流，可以查看记忆盒中存储单元的内容，或者记录所有从同标识端口观察到的分组的流标识。3.3.2、利用导流技术测量最大流速率(参照图13)：利用逐步增加导流速率，直到在同标识端口明显检测出导流分组的办法也可以方便地测量最大流速率。3.3.3、检测是否有超过某个特定速率的输入流存在(参照图14)：将导流速率置为这个特定速率，同时在同标识输出端口和异标识输出端口进行导流显著性检测。若在同标识端口明显检测出导流而在异标识端口没有，则所有输入流的速率均小于特定的流速率；若在异标识端口明显检测出导流而在同标识端口没有，则存在输入流的速率大于特定流速率的流；若在同标识端口和异标识端口均明显检测出导流，则输入流中的最大速率等于特定的流速率。3.3.4、上面叙述的速率测量可以应用于各种网络或服务器负荷平衡性检查和监测(参照图15)，特别的可以将导流速率设置在网络或服务器出现负荷异常的门限值，在同标识输出端口进行导流显著性检测，一旦出现导流显著检出事件，则说明有单个流的负荷超出了预定的最大负荷，这时可以向管理人员发出负荷异常告警。3.4、按速率进行流分离(参照图16和图17)：按速率进行流分离可用于速率敏感负荷分配和工作调度。3.4.1、利用具有小辅助更新参数γ取值的同标识端口刷新多流控制器可以实现速率敏感的流分离(参照图16)。当有多个输入流输入到多流控制器，且只有一个最大速率的输入流时，使用图16的配置可以将单个最大输入速率流与其他流分离。在采用这个分离方案时有可能出现小量最大速率流的分组被送往异标识端口和小量其他流的分组被送往同标识端口，我们称这种错误分离的分组在总分组中的比例为误分离概率，误分离概率l可以由公式l≤Δγ估计，其中γ是辅助更新参数，Δ是分辨率，定义为最大输入速率流的归一化速率与次大输入速率流的归一化速率之差。当采用小的γ取值时，可以使误分离概率保持在小于当前因特网提供的误分组概率之下，因此误分离不会影响实际应用。

当使用导流技术后可以作到只有最大输入流速率大于导流速率后才对其进行分离。3.4.2、(参照图17)采用如图17的同标识端口刷新多流控制器的级连，可以实现多个大速率流的分离。使用导流技术后可以使得只有在输入流的速率大于导流速率后才对其进行分离。3.4.3、当存在多个最大速率流时，具有后处理的同标识端口刷新多流控制器可以将这些流分离出来。

Claims (7)

1、一种网络多流控制器，用于对网络中多个与应用有关的信息承载流的输入输出关系进行控制，其特征在于包括：记忆盒，由可寻址的存储单元组成，用于存储到达流的流标识抽样；随机地址发生器，有一个地址输出端口和一个触发输入端口，用于在外部信号触发下产生对记忆盒寻址的随机地址；以及比较单元，具有主输入端口和参考输入端口两个输入端口，异标识输出端口和同标识输出端口两个主要输出端口，以及地址触发端口、新分组标识端口和记忆盒读写控制端口三个辅助输出端口，用于对分别提供到主输入端口的接收分组的流标识，与提供到参考输入端口的随机抽取的记忆盒中记忆的流标识进行比较，并按其异同将接收到的分组引导到不同的输出端口。

2、按照权利要求1所述的网络多流控制器，其特征在于：其中所述记忆盒有三种刷新机制，包括：从主输入端口到达的分组的流标识对记忆盒进行刷新、或送达到异标识输出端口的分组的流标识对记忆盒进行刷新、或送达到同标识输出端口的分组的流标识对记忆盒进行刷新，通过采用不同刷新机制控制不同特征的流的标识在记忆盒中所占比例，经比较单元的随机选择、比较和切换，控制输入各流在多流控制器不同输出流中的比例成分。

3、按照权利要求2所述的网络多流控制器，其特征在于：在送达到同标识输出端口的分组的流标识对记忆盒进行刷新的同时，用送达到异标识输出端口的分组的流标识对记忆盒进行辅助刷新，在进行辅助刷新时采用辅助刷新参数γ控制辅助刷新的频度米保证系统稳定和控制效果。

4、按照权利要求3所述的网络多流控制器，其特征在于：通过调节辅助刷新参数γ的取值控制所述网络多流控制器的行为。

5、权利要求1所述的网络多流控制器，通过后处理增强多流控制器的控制功能，其特征在于：还包括后处理单元，利用记忆盒记忆单元的内容对所述网络多流控制器的输出做进一步的选择切换；其中后处理单元和记忆单元的内容直接耦合或者由空闲处理单元管理器进行管理。

6、权利要求1所述的网络多流控制器，其特征在于：还包括设置在所述网络多流控制器输出端的导流滤波器和导流检测器，用与输入到所述网络多流控制器的流具有相同分组格式但具有独特流标识的流改变多流控制器的工作点。

7、权利要求1所述的网络多流控制器，用于在多个流间公平地分配网络资源；进行网络测量；以及按速率进行流分离。

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