Mục tiêu chính của RED là tránh tắc nghẽn bằng cách điều khiển kích thƣớc hàng đợi trung bình nằm trong một vùng đủ nhỏ và ổn định, cũng có nghĩa là giữ cho độ trễ xếp hàng đủ nhỏ và ổn định. Việc thực hiện mục tiêu này cũng giúp: tránh hiện tƣợng đồng bộ toàn cục, không chống lại các dòng lƣu lƣợng có đặc tính đột biến (tức là dòng có thông lƣợng trung bình thấp nhƣng độ thăng giáng cao) và duy trì cận trên của kích thƣớc hàng đợi trung bình ngay cả khi không có đƣợc sự hợp tác từ các giao thức tầng giao vận.
Để đạt đƣợc các mục tiêu trên, các RED gateways phải làm đƣợc các công việc sau: − Việc đầu tiên là phát hiện sớm tắc nghẽn và phản ứng phù hợp để giữ cho kích
thƣớc hàng đợi trung bình đủ nhỏ, làm cho mạng hoạt động ở vùng có độ trễ thấp và thông lƣợng cao, trong khi vẫn cho phép kích thƣớc hàng đợi dao động trong một miền nhất định để hấp thụ các thăng giáng ngắn hạn. Nhƣ đã phân tích ở trên gateway là nơi thích hợp nhất để phát hiện tắc nghẽn và cũng là nơi thích hợp nhất để quyết định chọn kết nối cụ thể nào để thông báo tắc nghẽn. − Việc thứ hai là thông báo tắc nghẽn tới nguồn phát. Việc này đƣợc thực hiện
bằng cách đánh dấu và thông báo cho nguồn phát giảm lƣu lƣợng xuống. Thông thƣờng RED gateway sẽ loại bỏ gói tin một cách ngẫu nhiên. Tuy nhiên, nếu tắc
nghẽn đƣợc phát hiện trƣớc khi hàng đợi đầy thì nên kết hợp với việc đánh dấu gói tin để báo hiệu tắc nghẽn. RED gateway có hai tuỳ chọn: loại bỏ hoặc đánh dấu; trong đó việc đánh dấu đƣợc thực hiện bằng cách đánh dấu vào trƣờng ECN của gói tin với một xác suất nhất định, để báo hiệu cho nguồn giảm lƣu lƣợng đƣa vào mạng.
− Một mục tiêu quan trọng mà các RED gateway cần đạt đƣợc là tránh hiện tƣợng đồng bộ toàn cục và không chống lại các dòng lƣu lƣợng có đặc tính đột biến. Hiện tƣợng đồng bộ toàn cục xảy ra khi tất cả các kết nối đồng loạt giảm kích thƣớc cửa sổ phát, dẫn tới thông lƣợng giảm sút nghiêm trọng ở cùng một thời điểm. Mặt khác, các chiến lƣợc Drop Tail hay Random Drop rất nhạy cảm với các luồng đột biến; tức là hàng đợi tại gateway thƣờng sẽ bị tràn khi có các gói tin từ các luồng này đến. Để tránh hai hiện tƣợng này, các gateway có thể dùng các thuật toán đặc biệt để phát hiện tắc nghẽn và quyết định kết nối nào sẽ đƣợc thông báo tắc nghẽn tại gateway. RED gateway chọn ngẫu nhiên các gói tin đến để đánh dấu; với phƣơng pháp này xác suất đánh dấu một gói tin từ một kết nối cụ thể tỉ lệ với phần băng thông đƣợc chia sẻ của kết nối đó tại gateway. − Một mục tiêu nữa là điều khiển đƣợc kích thƣớc hàng đợi trung bình ngay cả khi không có sự hợp tác từ các thực thể nguồn phát. Điều này có thể đƣợc thực hiện bằng cách loại bỏ gói tin khi kích thƣớc trung bình vƣợt quá ngƣỡng trên (thay vì đánh dấu nó). Phƣơng pháp này là cần thiết trong trƣờng hợp hầu hết các kết nối có khoảng thời gian phát nhỏ hơn khoảng thời gian khứ hồi, hoặc các thực thể nguồn không có khả năng giảm lƣu lƣợng để phản ứng với việc đánh dấu hoặc loại bỏ gói tin (nhƣ các luồng UDP chẳng hạn).
3.2.2 Thuật toán
Phần này sẽ mô tả giải thuật cho các RED gateways. RED gateways tính kích thƣớc hàng đợi trung bình bằng một bộ lọc thông thấp (Low-Pass Filter). Kích thƣớc hàng đợi trung bình này đƣợc so sánh với hai ngƣỡng: ngƣỡng dƣới minth và ngƣỡng trên maxth. Khi kích thƣớc hàng đợi trung bình bé hơn ngƣỡng dƣới thì không gói tin đến nào bị đánh dấu hay loại bỏ; khi kích thƣớc hàng đợi trung bình lớn hơn ngƣỡng trên thì tất cả các gói tin đến đều bị loại bỏ. Khi kích thƣớc hàng đợi trung bình nằm giữa minth và maxth thì mỗi gói tin đến đƣợc đánh dấu hoặc loại bỏ theo một xác suất pa, trong đó pa là một hàm theo kích thƣớc hàng đợi trung bình avg; xác suất đánh dấu hoặc loại bỏ một gói tin của một kết nối cụ thể tỷ lệ với phần băng thông chia sẻ của kết nối đó tại gateway. Giải thuật tổng quát của RED gateway đƣợc mô tả nhƣ sau: [5]
For each packet arrival
Caculate the average queue size avg If minth ≤ avg < maxth
Caculate propability pa With propability pa:
mark the ariving packet else maxth ≤ avg
mark the ariving packet
Nhƣ vậy, giải thuật tại RED gateway gồm hai giải thuật tách biệt: Giải thuật tính kích thƣớc hàng đợi trung bình quyết định mức độ bùng nổ cho phép trong hàng đợi tại gateway và giải thuật tính xác suất đánh dấu quyết định mức độ thƣờng xuyên của việc đánh dấu gói tin của gateway. Giải thuật tính xác suất đánh dấu phải đảm bảo sao cho các gói tin đƣợc đánh dấu tại những khoảng không gian đều nhau, để tránh hiện tƣợng đồng bộ toàn cầu, trong khi vẫn giữ kích thƣớc hàng đợi trung bình ở một giới hạn nhất định.
Giải thuật chi tiết của RED tại gateway đƣợc mô tả nhƣ sơ đồ dƣới đây: