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随着Internet的发展,基于单穴的端到端传输协议如TCP在传输性能、容错性和安全性等方面皆受到了极大的挑战,在此技术背景下,基于多穴的端到端传输协议如流控制传输协议SCTP应运而生(IETF RFC2960-2000年12月)。移动IP业务的迅猛发展又催生了移动SCTP(IETF Internet draft-2002)和DCCP(Datagram Congestion Control Protocol)(IETF Internet draft-2004年6月),为移动用户的移动性提供了强大的支撑。基于多穴的端到端传输使端到端的安全性得以提高,使端到端的容错性得以实现,使端到端的传输性能得以加强,使端到端的QoS得以改善,使移动用户的移动性能得以增强。多穴端到端传输技术为Internet的发展注入了强大的生命力。 Internet多穴端到端传输技术主要包括:1)端到端路径失败转换机制和重传策略,2)多穴端点动态地址重置机制及移动节点的移动性,3)多穴端到端传输中非对称路径往返延迟的测试及非对称路径优化,4)多穴端到端同时多路传输重传策略,5)基于多穴端到端传输的覆盖多播。 本文研究发现:1)现存的端到端路径失败转换机制因缺乏对主路径状态的合理判断,存在着“主路径虚假恢复”现象,该现象导致了备份路径到主路径的盲目切换,降低了发送速率和端到端的吞吐量;其重传策略存在着“备份路径RTO更新滞后”问题,该问题导致了文件传输时间的延长。2)现存的端点动态地址重置机制和移动节点快速移动方案存在切换延迟和信令代价大的问题,该问题制约了端到端传输中移动节点移动性能的提高;3)现存的端到端传输非对称路径的RTT测试存在“应答包二义性”问题,该问题影响着非对称路径RTT值的准确性,进而影响着基于非对称路径RTT的端到端传输方案的优化;4)现存的端到端传输同时多路传输重传策略缺乏对网络参数的综合考虑,未能很好的处理“接收缓存拥塞”的问题,该问题制约着同时多路传输端到端吞吐量的提高;5)现存的基于单穴端到端传输的覆盖多播方案存在的性能局限性有待利用基于多穴端到端传输技术加以突破。多穴端到端传输技术目前所存在的上述若干问题直接影响着Internet端到端的传输性能。 本文以国家自然科学基金项目“Internet故障管理和路由稳定性研究”为背景,对上述多穴端到端传输的5个关键技术所存在的问题进行了剖析并提出了相应的解决方案。 (1)针对现存的多穴端到端传输路径失败转换机制和重传策略所存在的问题,提出了基于二级阈值(PMR-Path.Max.Retrans和PRT-Primary RecoveryThreshold)的鲁棒失败转换机制BFM(Robust Failover Mechanism)和面向重传数据类型的重传策略(RTX-FastOriginal&TimeoutAlternate),完善了现存的失败转换机制和重传机制,提高了多穴端到端路径的容错性。 (2)针对现存的多穴端点动态地址重置机制和移动节点快速移动方案存在的问题,提出了增强型动态地址重置机制EDAR(Enhanced DAR)和传输层快速移动IPv6方案(EDAR-MFIPv6),提高了移动网络中多穴移动节点的移动性。 (3)针对现存的端到端传输非对称路径往返延迟测试及路径优化方案存在的问题,提出了应答匹配的非对称路径RTT测试法AAPRM(ACK-matchedAsymmetric-Path RTT Measurement),并提出了以最小RTT非对称路径优先算法MRAPF(Minimum RTT Asymmetric-Path First)为核心的ADOMMN(Asymmetric-path Delay Optimization in Mobile Multi-homed Network)方案,提高了移动网络中多穴移动节点的传输性能。 (4)针对现存的端到端同时多路传输重传策略所存在的问题,提出了综合参数同时多路传输重传策略RTX-CSL(Retransmission-Congestion window and Slowstart threshold and Lossrate),有效地减少了接收缓存拥塞问题的发生,提高了端到端同时多路传输的性能。 (5)针对现存的基于单穴端到端传输的覆盖多播方案所存在的问题,本文提出了基于多穴端到端传输的满意QoS覆盖多播实现方案LOMN-TLM(LayeredOverlay Multicast Network-Transport Layer Multihoming),有效地消除了基于单穴端到端传输多播方案在满意QoS比率、多播树代价、平均链路压力和平均路径长度方面的性能瓶颈,提高了多穴端到端传输对多播业务QoS的保障。