Giải thuật RED được mơ tả như sau:
Hình 3.2: Thuật tốn cảu giải thuật RED truyền thơng
Giải thuật RED gồm 2 giải thuật:
+ Giải thuật thứ nhất là giải thuật tính trung bình kích thước hàng đợi. Đây là một hàm mũ được biểu diễn bằng cơng thức sau:
For each packet arrival
calculate the avegare queuen size avg if minth avg < maxth
calculate probability Pa with probability Pa:
mark: the arriving packet else if maxth avg
avgi = (1 – Wq) x avgi-1 + Wq x q Trong đĩ:
Wq (trọng số dùng để tính tốn kích thước hàng đợi trung bình) thường được lấy là 0.002. Và q là kích thước hàng đợi tức thời.
+ Giải thuật thứ hai là giải thuật tốn xác suất các gĩi tin được đánh dấu để đưa ra mức độ của sự tắc nghẽn. Mục đích để đánh giá các gĩi tin khơng thiên lệch, tránh sự đồng bộ hĩa, và đánh dấu các gĩi.
Một điều đặc biệt là, giải thuật RED phân chia thành những quá trình quyết định khi nào loại bỏ gĩi tin. Như đã nĩi, RED dùng sự ngẫu nhiên để quyết định sẽ loại bỏ gĩi tin nào. Người ta đã sử dụng một xác suất Pa được tính theo cơng thức sau:
Pb = maxp x (avg – minth) / (maxth – minth) Và: Pa = Pb / (1 – count x Pb)
Ở đây:
- maxp là một tham số do người dùng đặt ra, thơng thường lấy giá trị từ 2% đến 10%.
- Pb thay đổi tuyến tính từ 0 và maxp
- maxth được định nghĩa như ngưỡng trên, vượt qua ngưỡng này, tất cả các gĩi tin bị loại bỏ.
- count là một bộ đếm dùng để tính tốn số gĩi tin bị đánh dấu. Nĩ là số lượng các gĩi tin bị đánh dấu tính từ lần đánh dấu cuối cùng.
Điểm mấu chốt để cho RED hoạt động tốt chính là việc chọn các giá trị chặn trên (maxth) và chặn dưới (minth) và hàm xác suất P. Giá trị minth phải đủ lớn để đảm bảo rằng liên kết để gửi dữ liệu đi được sử dụng với hiệu suất cao. Hơn nữa, vì RED hoạt động giống cơ chế hủy bỏ gĩi cuối hàng đợi (Tail Drop) khi kích thước hàng đợi vượt quá maxth nên maxth phải lớn hơn một lượng trong khoảng bằng sự gia tăng kích thước hàng đợi trong quá trình đi một vịng. Nếu khơng thì RED cũng gây ra những ảnh hưởng tương tự chế độ hủy bỏ cuối hàng đợi. [5] [9] [10].
Hình 3.3: Giải thuật RED truyền thơng
Việc tính tốn xác suất P là khía cạnh phức tạp nhất của RED. Thay vì sử dụng một hằng số, một giá trị P mới được tính cho mỗi datagram. Giá trị này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa kích thước hàng đợi hiện tại và giá trị maxth, minth.
Mặc dù mơ hình tuyến tính hình thành nên cơ sở của phép tính xác suất cho RED, nhưng cần phải cĩ những hiệu chỉnh để tránh tình trạng phản ứng “quá vội vàng”. Cần cĩ những thay đổi vì lưu lượng trên mạng đi theo từng đợt, gây ra những dao động quá nhanh của hàng đợi trong bộ định tuyến. Nếu RED sử dụng mơ hình tuyến tính đơn giản, những datagram đến sau trong mỗi đợt sẽ bị gán xác suất cao cho khả năng loại bỏ (vì chúng đến khi hàng đợi cĩ nhiều datagram). Tuy nhiên, bộ định tuyến khơng nên hủy bỏ những datagram này một cách khơng cần thiết như vậy vì như thế sẽ ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của TCP nếu gặp một datagram ngắn, ít khả năng bị loại bỏ vì hàng đợi chưa đầy. Dĩ nhiên, RED khơng thể hỗn việc hủy bỏ vơ thời hạn vì một đợt dài sẽ làm hàng đợi đầy, kết quả là giống như cơ chế hủy bỏ gĩi cuối hàng đợi, làm ảnh hưởng xấu đến tồn mạng. [12] Để giải quyết bài tốn trên, RED cần gán một xác suất loại bỏ cao hơn khi hàng đợi đầy mà khơng phải hủy bỏ datagram của mỗi đợt. RED tính kích thước hàng đợi trung bình cĩ trọng số avg, thay vì sử dụng kích thước thật tại thời điểm đĩ, và sử dụng kích thước trung bình này để xác định xác suất. Vì kích thước hàng đợi trung
bình biến đổi nhỏ hơn kích thước hàng đợi thật, giá trị avg được cập nhật mỗi khi cĩ datagram gửi đến theo phương trình sau:
avgi = (1 – Wq) x avgi-1 +Wq x q
Về sau này, Floyd đã đề xướng thêm một sự cải tiến tới giải thuật RED và được gọi là “gentle option” (tùy chọn mềm dẻo hơn) mà theo đĩ, khi kích thước hàng đợi trung bình đạt đến giá trị maxth, các gĩi khơng được loại bỏ hồn tồn luơn mà sẽ được loại bỏ với một xác suất tuyến tính ngày càng tăng cho đến khi giá trị avg vượt
quá 2 lần giá trị maxth thì tất cả các gĩi tin mới bị loại bỏ.
Hình 3.4: Giải thuật RED với “gentle option”
Người ta cĩ thể chọn giá trị maxth bất kỳ, nhưng thường lấy giá trị maxth bằng 3 lần giá trị minth và nhỏ hơn QL (giới hạn hàng đợi – Queue limit). Ở đây, QL cĩ thể được xét đến theo các gĩi hoặc các byte. [1]